(57)【要約】【課題】スタッドボルト及びナットの緩め、取り外しを伴うことなく上蓋の取り外しを行う原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置および方法を提供する。【解決手段】円筒状の圧力容器本体の周囲に設けられた胴板フランジと圧力容器上蓋の周囲に設けられた上蓋フランジとが当接してフランジ部を形成しフランジ部の高さ方向に形成された貫通孔内にスタッドボルトをねじ止めし、圧力容器上蓋から突出したスタッドボルトの頭部をナットにより締結するとともに、フランジ部は貫通孔よりも内周側で当接し貫通孔よりも外周側で当接しないようにされた原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、切断機器と、切断機器をフランジ部の外周側で当接しないことにより形成された隙間部に位置づける位置決め手段と、位置決め手段を原子炉圧力容器に対して固定する固定手段を含む切断装置を備え、切断機器により隙間部においてスタッドボルトを切断することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の圧力容器本体の周囲に設けられた胴板フランジと圧力容器上蓋の周囲に設けられた上蓋フランジとが当接してフランジ部を形成しフランジ部の高さ方向に形成された貫通孔内にスタッドボルトをねじ止めし、圧力容器上蓋から突出したスタッドボルトの頭部をナットにより締結するとともに、前記フランジ部は前記貫通孔よりも内周側で当接し前記貫通孔よりも外周側で当接しないようにされた原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、
切断機器と、該切断機器を前記フランジ部の外周側で当接しないことにより形成された隙間部に位置づける位置決め手段と、該位置決め手段を原子炉圧力容器に対して固定する固定手段を含む切断装置を備え、前記切断機器により前記隙間部において前記スタッドボルトを切断することを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置。
【請求項２】
請求項１に記載の原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、
前記切断装置は、前記フランジ部の外周に沿って移動できる移動手段を備えており、前記スタッドボルトを切断した後に、他の外周部位置の前記隙間部に前記切断装置を導くことを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、
前記切断装置の切断機器は、放電加工（ＥＤＭ）、アブレシブウォータージェット、機械的切断によるものであることを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置。
【請求項４】
請求項３に記載の原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、
前記切断装置の切断機器を周囲の環境により選択することを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置。
【請求項５】
円筒状の圧力容器本体の周囲に設けられた胴板フランジと圧力容器上蓋の周囲に設けられた上蓋フランジとが当接してフランジ部を形成しフランジ部の高さ方向に形成された貫通孔内にスタッドボルトをねじ止めし、圧力容器上蓋から突出したスタッドボルトの頭部をナットにより締結するとともに、前記フランジ部は前記貫通孔よりも内周側で当接し前記貫通孔よりも外周側で当接しないようにされた原子炉圧力容器の上蓋取り外し方法であって、
前記フランジ部の外周側で当接しないことにより形成された隙間部において、前記スタッドボルトを切断することを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し方法。
【請求項６】
請求項５に記載の原子炉圧力容器の上蓋取り外し方法であって、
前記スタッドボルトの切断は、前記圧力容器上蓋から突出したスタッドボルトの頭部にナットと取り付けた状態において実施することを特徴とする原子炉圧力容器の上蓋取り外し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器の上蓋を取り外す技術に係り、特に原子力発電プラントの廃炉を前提とした原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の圧力容器は、円筒状の圧力容器本体の上部に上蓋を載せる形で構成されている。また圧力容器本体と上蓋が当接する周囲面には、それぞれ胴板フランジと上蓋フランジを形成しており、圧力容器本体側の胴板フランジと上蓋側の上蓋フランジを貫通して高さ方向に貫通孔を設け、貫通孔内にスタッドボルトを埋め込んでいる。さらに上蓋側の上蓋フランジの上部に突出したスタッドボルトの頭部分をナットで締め付け締結している。なお、圧力容器本体と上蓋が当接する周囲面は多数のスタッドボルトにより固定されている。
【０００３】
このためスタッドボルトの上蓋には、締付及び緩め作業を行うためのスタッドボルトテンショナと呼ばれる締結装置を設置している。検査などの目的で圧力容器本体から上蓋を取り外す場面では、スタッドボルトテンショナによってスタッドボルトを引き上げることにより、スタッドボルトを伸ばして、ナットによる上蓋締付力を緩和した状態とする。そのうえでナットを回転させて取り外している。
【０００４】
これに対し、地震や津波などのシビアアクシデントを経験した原子炉圧力容器の場合、シビアアクシデント時の温度履歴や圧力履歴を受けて、スタッドボルトとナットが固着を起こし、ナットを緩めて取り外すことが出来ない可能性がある。
【０００５】
また、ナットを緩めて取り外すことが可能であっても、原子炉圧力容器本体と上蓋が変形しており、ナットがない状態でも上蓋が取り外せない、或いは、スタッドボルトを原子炉圧力容器から取り外せない可能性も考えられる。
【０００６】
これらの取り外しができない可能性があるという課題に対し、例えば特許文献１では、圧力容器本体側の胴板フランジに固着してしまったスタッドボルトを胴板フランジの貫通部に形成されためねじを傷めずに取り外す技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２４３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術は、原子炉圧力容器本体、上蓋、スタッドボルト、ナットのそれぞれが正常な状態を維持していることを前提としている。このため、シビアアクシデント後の原子炉圧力容器に適用できない可能性がある。
【０００９】
例えば特許文献１は、圧力容器本体側の胴板フランジに固着してしまったスタッドボルトを胴板フランジの貫通部に形成されためねじを傷めずに取り外す技術である。しかし、この説明の前提としてはナットを取り外すことができ、上蓋の取り外しが無事完了し、その後にスタッドボルトを取り外すという場面で固着が判明した時の処理を問題にしている。
【００１０】
然しながら、シビアアクシデント後の原子炉圧力容器では、スタッドボルトとナットが固着を起こし、ナットを緩めて取り外すことが出来ないという場面、ナットを緩めて取り外すことが可能であっても、原子炉圧力容器本体と上蓋が変形しており、ナットがない状態でも上蓋が取り外せないという場面、或いは、スタッドボルトを原子炉圧力容器から取り外せないという場面を想定している。
【００１１】
シビアアクシデント後の原子炉圧力容器では、スタッドボルトを取り外すという場面まで至らない（その前段階で頓挫してしまう）可能性の方が高いと想定しておくのが妥当である。
【００１２】
これに対し、一般産業品においては、ボルトとナットの固着が起こり、ナットを緩められない状況においては、ナットブレーカーを使用しナット側面から楔を打ち込むことでナットを割って取り外す方法が採られるが、原子炉圧力容器のスタッドボルト径に適用可能なサイズのものはない。また、原子炉圧力容器のスタッドボルトでは隣接するナットとの間隔が少ないため、スタッドボルト径に対応するナットブレーカーが存在したとしても、隣接するナットと干渉するため使用は不可能と判断される。
【００１３】
またスタッドボルトの切断位置については、ナット下面での切断も考えられるが、上蓋フランジのナット座面近傍に損傷を与える恐れが大きいこと、ナットと一体でボルトを切断することになるため切断長さが大きくなること、上蓋フランジの貫通孔内にスタッドボルトが残るため、原子炉圧力容器本体と上蓋の変形によって、ナットがない状態でも上蓋が取り外せない状況には対応出来ない、といったデメリットがある。
【００１４】
以上のことから本発明では、原子炉圧力容器本体と上蓋のフランジ合わせ面の隙間から、ボルトの切断装置を挿入し、スタッドボルトを切断することにより、スタッドボルト及びナットの緩め、取り外しを伴うことなく上蓋の取り外しを行う原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置およ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】
【００１５】
以上のことから本発明においては、円筒状の圧力容器本体の周囲に設けられた胴板フランジと圧力容器上蓋の周囲に設けられた上蓋フランジとが当接してフランジ部を形成しフランジ部の高さ方向に形成された貫通孔内にスタッドボルトをねじ止めし、圧力容器上蓋から突出したスタッドボルトの頭部をナットにより締結するとともに、フランジ部は貫通孔よりも内周側で当接し貫通孔よりも外周側で当接しないようにされた原子炉圧力容器の上蓋取り外し装置であって、切断機器と、切断機器をフランジ部の外周側で当接しないことにより形成された隙間部に位置づける位置決め手段と、位置決め手段を原子炉圧力容器に対して固定する固定手段を含む切断装置を備え、切断機器により隙間部においてスタッドボルトを切断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、遠隔操作のボルト切断装置を用いて、ＲＰＶフランジを締め付けているスタッドボルトを切断することにより、スタッドボルトおよびナットが緩めることなくＲＰＶ上蓋を取り外すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】原子炉圧力容器の全体構成とフランジ部の拡大図を示す図。
【図２】バルクヘッド側のレールを用いた周方向移動機構を示す図。
【図３】原子炉格納容器側のステーを用いた周方向移動機構を示す図。
【図４】吸着式の周方向移動機構を示す図。
【図５】放電加工を使用した切断機器を示す図。
【図６】アブレシブウォータージェットを使用した切断機器を示す図。
【図７】機械的切断手段を使用した切断機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明の対象となる原子炉圧力容器の全体構成とフランジ部の拡大図を示している。図１左の原子炉圧力容器の全体構成によれば、円筒形上の原子炉圧力容器本体１の上部に原子炉圧力容器上蓋２が設置されている。
【００２０】
なお図１において、原子炉格納容器の上部には原子炉ウェル２６を形成しこの部分に水を蓄えることで放射線を遮蔽している。このため、原子炉圧力容器１とその外側に設けられた原子炉格納容器（図示せず。具体的にはトップスラブ２５の内側面）との間の環状空間をウェルシール装置２７により閉鎖して、原子炉ウェル２６の底部としている。バルクヘッド７はウェルシール装置２７の一部であり、原子炉圧力容器１の周囲に設けられた環状のプラットフォームである。バルクヘッド７の高さ位置は圧力容器本体１と圧力容器上蓋２の当接部分の近傍であって、圧力容器本体１の周囲に配置されている。
【００２１】
図１右の原子炉圧力容器のフランジ部Ａは、圧力容器本体１と圧力容器上蓋２が接する周囲面に形成されており、圧力容器本体１側の胴板フランジ３と圧力容器上蓋２側の上蓋フランジ４で一部当接している。つまり、胴板フランジ３と上蓋フランジ４が対抗する面のうち内周側２１ａは接触しているが、対抗面の外周側２１ｂは非接触とされている。これにより、対抗面を外部から見ると、隙間部Ｇが形成されている。
【００２２】
また、圧力容器周囲の上下フランジの複数個所に高さ方向に貫通孔２０が形成されており、貫通孔２０の位置は胴板フランジ３の接触面より外周側２１ｂとされている。そして貫通孔２０内にはスタッドボルト５がねじ止め設置される。つまり、胴板フランジ３の接触面より外周側２１ｂに形成された貫通孔２０にはスタッドボルト５植込み用の雌ネジが切られており、貫通孔２０に挿入固定されるスタッドボルト５にはスタッドボルト５植込み用の雄ネジが切られている。なおネジは少なくともスタッドボルト５の底部５ｂに形成される必要がある。
【００２３】
以上の構成により、原子炉圧力容器の組み立て工程では、円筒形上の圧力容器本体１側の胴板フランジ３の周囲各所に形成された貫通孔２０にスタッドボルト５を挿入してねじ止め固定しておき、胴板フランジ３のスタッドボルト５位置に合わせて圧力容器上蓋２を吊り下げて圧力容器上蓋側２の貫通孔２０内に挿入する。吊り下げ設置後、最終的に圧力容器上蓋２の貫通孔２０から突出したスタッドボルト５の頂部５ａをナット６で締め付けることによって、原子炉圧力容器として機能する構造となっている。なお、組立完了の状態では、胴板フランジ３と上蓋フランジ４の接触面より外周側のすき間部Ｇには、スタッドボルト５の一部が露出することになる。
【００２４】
また以上のように組み立てられた原子炉圧力容器の分解工程は基本的に、上記組み立ての逆に実行すればよいが、地震や津波などのシビアアクシデントを経験した原子炉圧力容器の場合、シビアアクシデント時の温度履歴や圧力履歴を受けて、スタッドボルト５とナット６が固着を起こし、ナット６を緩めて取り外すことが出来ない可能性がある。
【００２５】
また、ナット６を緩めて取り外すことが可能であっても、原子炉圧力容器本体１と上蓋２が変形しており、ナット６がない状態でも上蓋２が取り外せない、或いは、スタッドボルト５を原子炉圧力容器本体１から取り外せない可能性も考えられる。
【００２６】
従って本発明では、このすき間部Ｇに切断機器を挿入し、スタッドボルト５を切断する工法および装置を提供するものである。本発明では、フランジ部の隙間部Ｇに切断機器を導いて設置位置に固定し、当該位置でのスタッドボルト５切断を可能とするとともに、その完了後に他の隙間部Ｇに移動して作業を継続することができる工法および装置を提供する。このためには、切断機器を所定位置に固定し、作業を可能とする固定手段が不可欠になる。以下具体的な固定手段を含む切断装置の構成例を説明する。
【００２７】
図２は、切断装置の設置事例としてバルクヘッド７を利用する。なおバルクヘッド７は、原子炉圧力容器１と、その外側に設けられた原子炉格納容器（図示せず。具体的にはトップスラブ２５の内側面）との間の環状空間を閉鎖しているウェルシール装置の一部であり、原子炉圧力容器１上部に設けられた環状のプラットフォームである。
【００２８】
図２の実施例では、環状の台であるプラットフォーム７（バルクヘッド）にレール８をフランジ部外周に沿って敷設する。レール８には切断装置３０が搭載されている。切断装置３０は、切断機器９と、切断機器９の位置決めとして高さ位置を調整する上下位置決め軸調整部１５と、切断機器９の位置決めとして前後方向位置を調整する前後加工軸調整部１６で構成されており、高さ調整により隙間部Ｇに位置づけられた切断機器９を使用してスタッドボルト５の切断の進捗に合わせて切断機器９の挿入深さを調節する。このように、レール８に切断装置３０が搭載されたことにより、切断機器９はレール８に沿って、フランジ部外周を一定の距離を確保して周回可能である。図２では周回方向をＷで表している。
【００２９】
切断機器９は、例えば回転刃であり、回転刃は胴板フランジ３と上蓋フランジ４の接触面より外周側のすき間部Ｇに進入して、スタッドボルト５を切断する。このため切断機器９は、回転刃をすき間部Ｇ方向に進入させ、後退させるための横移動機構として前後加工軸調整部１６を備える。図２では横移動方向をＹで表している。また高さ方向位置をＸで表わしており、上下位置決め軸調整部１５により位置決めしている。
【００３０】
これにより、切断機器９は周回移動によりすき間部Ｇに近接固定され、横移動および回転刃の回転によりスタッドボルト５を切断する。図２の実施例では、レール８に沿って移動するため、切断機器９の位置決め精度が確保しやすく、周方向に連続的な作業が可能である。なおスタッドボルト切断時の反力は、レール８が負荷する構造となる。
【００３１】
図３は、切断装置の設置事例としてスタッドボルト５と上蓋フランジ４に取り付けるステー１０を用いて切断装置を保持する手法について説明する。ここでステー１０は上下の横方向部材１０ａ、１０ｂと高さ方向部材１０ｃで形成されており、上部横方向部材１０ａは一方が圧力容器上蓋２のフランジ部分から立ち上がっているスタッドボルト５の頂部５ａに固定され、他方が高さ方向部材１０ｃに固定されている。そして高さ方向部材１０ｃの中間部から圧力容器上蓋２の方向に下部横方向部材１０ｂが延伸し、下部横方向部材１０ｂの他端が圧力容器上蓋２に固定される。
【００３２】
また高さ方向部材１０ｃの下端内側（圧力容器上蓋２）には切断装置３０が配置される。切断装置３０は、図２の場合と同様に、切断機器９と、切断機器９の位置決めとして高さ位置を調整する上下位置決め軸調整部１５と、切断機器９の位置決めとして前後方向位置を調整する前後加工軸調整部１６で構成されるのがよい。なお、図３では１つのスタッドボルト５と１つのステー１０の接続関係のみを図示しているが、ステー１０は、全てのスタッドボルト５を対象として設置されるのがよく、この場合には各ステー１０を周方向に連結固定するための図示せぬ周方向部材を配置するのがよい。
【００３３】
この場合には、高さ方向部材１０ｃの下端内側（圧力容器上蓋２）に、周方向に沿って移動可能な周方向移動機構１２を設置しておき、切断装置３０を周方向移動機構１２に搭載することで切断装置３０を任意の場所のフランジ部にも移動可能としている。なお周方向移動機構１２は、図２のレール８と同じ機能を果たしている。
【００３４】
このように、ステー１０がフランジ外側全周に渡る場合は、図２のレール８を使用する場合と同様、周方向に連続的な作業が可能となるが、全周に配置されていない場合は、ステー１０がカバーする領域の作業を終えた後、ステー１０の設置位置を変更して作業を行うことで、全周でのスタッドボルト５の切断を可能とする。なおこの場合には、スタッドボルト切断時の反力は、ステー１０が負荷する構造となる。
【００３５】
図４に上蓋フランジ４に吸着して周方向に移動可能な吸着式の切断装置について説明する。吸着式の切断装置３０は、吸着機構１３と走行機構１４と切断装置３０とで構成されており、これらが一体に搭載された構造とされている。吸着式の切断装置は、吸着機構１３により上蓋フランジ４の外周面に吸着し、走行機構１４にて上蓋フランジ４の周方向に移動する。ここでの吸着方法としては、磁気を用いる方法や負圧を用いる方法が考えられる。
【００３６】
但し、図４に示す吸着式の切断装置の場合には図２のレール８や図３のステー１０を使用する場合と比較して、位置決め精度の確保が難しい。このため、胴板フランジ３と上蓋フランジ４のすき間部Ｇにガイドを挿入するなどの装備を追加するのがよい。また、スタッドボルト切断時の反力を走行機構１４が負荷する構造となるため、切断機器９は切断時の反力よりも走行機構１４の吸着力が上回るものを選択する必要がある。
【００３７】
図５に放電加工（ＥＤＭ）を使用した切断機器９の例を示す。この事例では、切断機器９に特徴を有しているので、位置決めに係る手法は図２から図４のいずれを採用することも可能である。但し、図示では図２の位置決め手法を採用した事例で説明する。
【００３８】
この前提において、図５の実施例では胴板フランジ３と上蓋フランジ４のすき間部Ｇに放電加工用電極１７を挿入するため、上下位置決め軸調整部１５を使用して上下方向の位置決めを行う。前後加工軸調整部１６を使用してスタッドボルト５の切断の進捗に合わせて放電加工用電極１７の挿入深さを調節する。
【００３９】
図６にアブレシブウォータージェットを使用した切断機器９の例を示す。この事例も切断機器９に特徴を有しているので、位置決めに係る手法は図２から図４のいずれを採用することも可能である。但し、図示では図２の位置決め手法を採用した事例で説明する。
【００４０】
この前提において、図６の実施例では胴板フランジ３と上蓋フランジ４のすき間部にアブレシブウォータージェットを噴射するため、上下位置決め軸１５を使用してアブレシブウォータージェットノズル１８の上下方向の位置決めを行う。周方向移動機構１２を使用してスタッドボルト５の切断の進捗に合わせてアブレシブウォータージェットノズル１８の周方向位置を調節する。なおこの場合には、アブレシブウォータージェットノズル１８の照射位置を調整可能であるの、で前後加工軸調整部１６を備えなくともよい。
【００４１】
図７に機械的切断を使用した切断機器９の例を示す。この事例では胴板フランジ３と上蓋フランジ４のすき間部にカッター１９を挿入するため、上下位置決め軸１５を使用して上下方向の位置決めを行う。また前後加工軸１６を使用してスタッドボルト５の切断の進捗に合わせてカッター１９の挿入深さを調節する。
【００４２】
以上説明したように本発明は、原子炉圧力容器フランジ部の外面に沿って周方向に移動可能な台車に切断機器を搭載した、ボルト切断装置を用いてスタッドボルトを切断するものである。
【００４３】
この場合の切断機器の選択としては、水素爆発の可能性がある場合にはアブレシブウォータージェットを使用し、水素爆発の危険がない場合は、ＥＤＭや機械的切断手段を使用することができる。なお水素爆発の可能性が低いと考えられる場合においても、あらかじめ原子炉圧力容器上蓋の頂部のベントノズル配管を切り離して水素を放出しておくのがよい。
【００４４】
この結果本発明によれば、スタッドボルトとナットが固着を起こし、ナットの取り外しが不可能な場合においても、また、原子炉圧力容器本体と上蓋が変形しており、ナットがない状態でも上蓋が取り外せない、或いはスタッドボルトを原子炉圧力容器から取り外せない場合においても上蓋の取り外しが可能となる。
【００４５】
本発明によれば、遠隔操作のボルト切断装置を用いて、原子炉圧力フランジを締め付けているスタッドボルトを切断することにより、スタッドボルトおよびナットが緩めることなく原子炉圧力容器上蓋を取り外すことが可能になる。また、切断されたスタッドボルト上部とナットを原子炉圧力容器上蓋と一体で取り外すため、作業工数と作業者の被曝低減を図ることが可能になる。
【００４６】
以上の効果から、シビアアクシデントにより原子炉圧力容器上蓋を締め付けているスタッドボルトが固着してナットが緩められない場合、又は原子炉圧力容器本体と上蓋が変形し、ナットがない状態でも上蓋が取り外せない、或いは、スタッドボルトを原子炉圧力容器から取り外せない場合においても、スタッドボルトを切断して上蓋を取り外すことが可能になる。
【符号の説明】
【００４７】
１：原子炉圧力容器本体
２：原子炉圧力容器上蓋
３：胴板フランジ
４：上蓋フランジ
５：スタッドボルト
６：ナット
７：バルクヘッド
８：レール
９：切断機器
１０：ステー
１２：周方向移動機構
１３：走行機構
１４：吸着機構
１５：上下位置決め軸
１６：前後加工軸
１７：放電加工用電極
１８：アブレシブウォータージェットノズル
１９：カッター
２０：貫通孔
２１ａ：フランジ対抗面の内周側
２１ｂ：フランジ対抗面の外周側
２５：トップスラブ
２６：原子炉ウェル
２７：ウェルシール装置
３０：切断装置
Ｇ：隙間部
【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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