(57)【要約】【課題】ウォータージェットピーニングの施工作業に要する時間を短縮することができるウォータージェットピーニング施工方法を提供する。【解決手段】ＢＷＲプラントの炉心シュラウド２の内面にウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）を施工するに際して、まず、ＷＪＰ施工領域３２から半径２ｍ未満の領域２０Ａ内に存在する全燃料集合体を炉心シュラウド２から取り出す。炉心シュラウド２内の、領域２０Ａの外部である領域２０Ｂには、燃料集合体が配置されている。この状態で、領域２０Ａ内に噴射ノズル１３を配置し、噴射ノズル１３からＷＪＰ施工領域３２に向かって水噴射流２６を噴射する。発生した衝撃波がＷＪＰ施工領域３２に衝突し、ＷＪＰ施工領域３２に圧縮残留応力が付与される。このとき発生する衝撃波等により生じる変動圧力が領域２０Ａ内で減衰するため、領域２０Ｂ内の燃料集合体が損傷することはない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体であって前記筒状炉内構造物の水平断面において前記筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域を基点にして２ｍ未満の位置に配置された前記第１燃料集合体の全てを、前記筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、前記筒状炉内構造物内の第１領域に、噴射ノズルを配置し、
前記筒状炉内構造物内で前記第１領域の外部である第２領域に配置された、前記全燃料集合体の残りである第２燃料集合体であって前記水平断面において前記ウォータージェットピーニング施工領域を基点にして２ｍ以上離れた位置に複数の前記第２燃料集合体が配置された状態で、前記第１領域に配置された前記噴射ノズルから水噴射流を噴射して前記ウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工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方法。
【請求項２】
原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域に面して配置された複数の第１燃料集合体を含む、前記筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体を、前記筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、前記筒状炉内構造物内の第１領域を取り囲んで、複数の衝撃緩衝部材を配置し、
前記第１領域に噴射ノズルを配置し、
前記筒状炉内構造物内で前記第１領域の外部である第２領域に、前記全燃料集合体の残りである複数の第２燃料集合体が配置された状態で、前記第１領域に配置された前記噴射ノズルから水噴射流を噴射して前記ウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工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方法。
【請求項３】
前記衝撃緩衝部材が、ゲル材、エアキャップ、および空気を包括するハニカム構造物のいずれかである請求項２に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【請求項４】
前記衝撃緩衝部材は、前記原子炉圧力容器内で前記筒状炉内構造物の上端部に設置された上部格子板に吊るして保持される請求項２に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【請求項５】
前記衝撃緩衝部材は緩衝材および前記緩衝材の下端部に取り付けられた重りを有し、前記衝撃緩衝部材が前記上部格子板に吊り下げられたとき、前記重りが取り付けられた前記緩衝材の下端部が前記上部格子板の下方で前記筒状炉内構造物に設けられた炉心支持板の上面に接触し、前記炉心支持板の上面に設けられたピンが、前記重りに形成された貫通孔内に挿入される請求項４に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【請求項６】
原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域に面して配置された複数の第１燃料集合体を含む、前記筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体を、前記筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、前記筒状炉内構造物内の第１領域を取り囲んで、複数の衝撃緩衝ガス層形成部材を配置し、
前記第１領域に噴射ノズルを配置し、
前記筒状炉内構造物内で前記第１領域の外部である第２領域に、前記全燃料集合体の残りである複数の第２燃料集合体が配置された状態で、前記筒状炉内構造物内の水中に、前記複数の衝撃緩衝ガス層形成部材からガスを噴出して前記第１領域を取り囲むガス層を形成し、前記第１領域に配置された前記噴射ノズルから水噴射流を噴射して前記ウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工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方法。
【請求項７】
前記衝撃緩衝ガス層形成部材は、前記原子炉圧力容器内で前記筒状炉内構造物の上端部に設置された上部格子板に吊るして保持される請求項６に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【請求項８】
前記衝撃緩衝ガス層形成部材はガス供給管および前記ガス供給管の下端部に取り付けられたガス噴出管を有しており、前記衝撃緩衝ガス層形成部材からの前記ガスの噴出は、前記ガス供給管に形成された複数のガス噴出口から行われる請求項６に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【請求項９】
前記前記衝撃緩衝ガス層形成部材が前記上部格子板に吊り下げられたとき、前記上部格子板の下方で前記筒状炉内構造物に設けられた上面に設けられたピンが、前記ガス噴出管に設けられたリング部材内に挿入される請求項８に記載のウォータージェットピーニング施工方法。
【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施工方法に係り、特に、原子力プラントの原子炉圧力容器内で施工するのに好適なウォータージェットピーニングの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の疲労強度および耐応力腐食割れ性を向上させることを目的に、材料表面の残留応力を圧縮化する方法が採られる場合がある。その残留応力改善方法の一つに、噴射ノズルから水中に高圧水を噴射することによって生じる衝撃波を利用するウォータージェットピーニング（以下、ＷＪＰという）がある。ＷＪＰは、高圧水の供給により噴射ノズルから噴射された微細な無数の気泡（キャビティ）を含む水噴射流を生成し、水噴射流に含まれるこれらの気泡が崩壊する際に生じる衝撃波あるいはマイクロジェットが水に接触する金属製の構造部材の表面に作用することにより、構造部材の表面を微小に塑性変形させる技術である。構造部材のその塑性変形部が周囲から弾性的に拘束されるため、圧縮残留応力が構造部材表面に付与される。
【０００３】
一方、原子力プラントの原子炉圧力容器の炉内構造物に発生する応力腐食割れは機器の保全上、注意すべき材料損傷であり、製造時の材料、構造の設計、および製造条件の検討はもとより、製造後の予防保全が重要となっている。ＷＪＰは、媒体として、水を使用するため、異物残留を考慮する必要がなく、異物管理の厳しい原子炉圧力容器の炉内構造物の予防保全技術として適している。
【０００４】
ＷＪＰを沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉内構造物に適用する場合には、原子炉圧力容器の上蓋を取り外し、原子炉圧力容器内から蒸気乾燥器、気水分離器、燃料集合体および制御棒等を順次取り出した後、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）を、原子炉建屋内で天井に設置されている天井クレーン（または原子炉建屋内の運転床に設置されている燃料交換台車）で吊り下げ、天井クレーン（または燃料交換台車）を走行および横行させ、さらに、ＷＪＰ装置を下降させて原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工対象物近傍に設置させる。ＷＪＰ装置は、噴射ノズルを施工対象物の施工対象箇所に位置させる駆動機構を有する。噴射ノズルはその駆動機構の先端に設けられている。ＷＪＰ装置は、原子炉圧力容器内の冷却水中で原子炉圧力容器のＷＪＰ施工対象物近傍に設置された後、駆動機構により噴射ノズルの噴射角度および噴射位置（高さ）を調整し、原子炉建屋内の運転床に設置された高圧ポンプから供給された高圧水を噴射ノズルから水噴射流として噴射することによって、前述の衝撃波をＷＪＰ施工対象物の施工対象個所に衝突させ、その施工対象個所の表面に対してＷＪＰを施工する。また、高圧ポンプで昇圧される水は一般的には原子炉建屋内の補給水系から供給されるが、炉水をその水として用いることも提案されている。
【０００５】
上記のＷＪＰ装置の例が、特許第２８４１９６３号公報および特許第３５３０００５号公報に記載されている。
【０００６】
原子炉圧力容器内でＷＪＰを実施する際、ＷＪＰ施工対象物の表面に圧縮残留応力を付与するために発生した衝撃波が、原子炉圧力容器内に設置された、ＷＪＰ施工対象物以外の炉内構造物（非施工対象物）に衝突し、この非施工対象物が損傷する危険性がある。
【０００７】
ＷＪＰを実施する際に発生した衝撃波の非施工対象物への衝突を抑制する対策案が、特開２００９−７２８５９号公報、特開２０１１−２５３４４号公報および特開２００９−２２２５２２号公報に提案されている。
【０００８】
沸騰水型原子力プラントでは、複数のジェットポンプが、炉心シュラウドと原子炉圧力容器の間に形成されたダウンカマ内に配置されている。特開２００９−７２８５９号公報に記載されたＷＪＰによる残留応力改善方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に配置された炉内構造物に対して適用される。この残留応力改善方法では、噴射ノズルからダウンカマ内の冷却水中に噴射された水噴射流に含まれる各気泡の崩壊によって発生する衝撃波が、ＷＪＰ施工対象物である炉心シュラウドの外面以外に、に衝突し、この外面に圧縮残留応力を付与している。発生した衝撃波は、ＷＪＰ施工対象物である炉心シュラウドの外面だけでなく、ダウンカマ内に配置された非施工対象物であるジェットポンプにも衝突する。
【０００９】
この衝撃波によるジェットポンプの振動を防止するために、特開２００９−７２８５９号公報に記載された残留応力改善方法では、噴射ノズルから水噴射流が噴射されている間、ジェットポンプと水噴射流の間に、この水噴射流に含まれる気泡とは別の気泡が存在する気泡域を形成している。その噴射水流に含まれる気泡の崩壊によって発生した衝撃波が、その気泡域によって減衰するために、非施工対象物であるジェットポンプへの衝撃波の伝播が抑制され、ジェットポンプの振動を抑制することができる。
【００１０】
また、特開２０１１−２５３４４号公報に記載されたウォータージェットピーニング方法では、噴射ノズルから噴射された水噴射流とジェットポンプの間に衝撃緩衝部材を配置して、発生した衝撃波がジェットポンプに到達することを防いでいる。
【００１１】
特開２００９−２２２５２２号公報に記載された圧縮残留応力付与方法では、原子炉圧力容器の底部に設けられた複数の炉内計装筒に対してＷＪＰを施工する。１本の炉内計装筒（ＷＪＰ施工対象物）に対してＷＪＰを施工する際、この炉内計装筒に隣接する他の炉内計装筒（非施工対象物）にキャップを被せて発生した衝撃波が非施工対象物である他の炉内計装筒に到達しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第２８４１９６３号公報
【特許文献２】特許第３５３０００５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５３４４号公報
【特許文献４】特開２００９−７２８５９号公報
【特許文献５】特開２００９−２２２５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＷＪＰは、原子力プラントの運転を停止して原子力プラントの検査等を行う定期検査期間中に施工される。炉心シュラウドの内面の溶接線全周に亘ってＷＪＰを施工するときには、炉心シュラウド内側の炉心に装荷された全ての燃料集合体を取り出す必要があり、約１ヵ月程度の期間が必要となる。これによって定期検査期間が長くなると、原子力プラントの稼働率が低下する。
【００１４】
このため、発明者らは、原子炉圧力容器内に設置された炉内構造物のＷＪＰ施工に要する時間を短縮する必要があると考えた。ＷＪＰの施工に要する時間を短縮することによって、原子力プラントの稼働率の低下を回避することができる。
【００１５】
本発明の目的は、ウォータージェットピーニングの施工作業に要する時間を短縮することができるウォータージェットピーニング施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体であって筒状炉内構造物の水平断面において筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域を基点にして２ｍ未満の位置に配置された第１燃料集合体の全てを、記筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、筒状炉内構造物内の第１領域に、噴射ノズルを配置し、
筒状炉内構造物内で第１領域の外部である第２領域に配置された、全燃料集合体の残りである第２燃料集合体であってその水平断面においてウォータージェットピーニング施工領域を基点にして２ｍ以上離れた位置に複数の第２燃料集合体が配置された状態で、第１領域に配置された噴射ノズルから水噴射流を噴射してウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工することにある。
【００１７】
ウォータージェットピーニングの施工に際して筒状炉内構造物内に配置された全燃料集合体のうち上記の第１領域内に存在する第１燃料集合体の全てを、筒状炉内構造物から取り出し、第１領域の外部である、筒状炉内構造物内の第２領域に、筒状炉内構造物内に配置された全燃料集合体の残りである第２燃料集合体を残した状態で、ウォータージェットピーニング施工領域へのウォータージェットピーニングを施工するので、ウォータージェットピーニングの施工に要する時間を短縮することができる。
【００１８】
上記した目的は、原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域に面して配置された複数の第１燃料集合体を含む、筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体を、筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、筒状炉内構造物内の第１領域を取り囲んで、複数の衝撃緩衝部材を配置し、
第１領域に噴射ノズルを配置し、
筒状炉内構造物内で第１領域の外部である第２領域に、上記の全燃料集合体の残りである複数の第２燃料集合体が配置された状態で、第１領域に配置された前記噴射ノズルから水噴射流を噴射して前記ウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工することによっても、達成することができる。
【００１９】
さらに、上記した目的は、原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された筒状炉内構造物の内面のウォータージェットピーニング施工領域に面して配置された複数の第１燃料集合体を含む、筒状炉内構造物内の全燃料集合体の一部である第１燃料集合体を、筒状炉内構造物から取り出し、
取り出されたこれらの第１燃料集合体が配置されていた、筒状炉内構造物内の第１領域を取り囲んで、複数の衝撃緩衝ガス層形成部材を配置し、
第１領域に噴射ノズルを配置し、
筒状炉内構造物内で第１領域の外部である第２領域に、上記の全燃料集合体の残りである複数の第２燃料集合体が配置された状態で、筒状炉内構造物内の水中に、複数の衝撃緩衝ガス層形成部材からガスを噴出して第１領域を取り囲むガス層を形成し、第１領域に配置された噴射ノズルから水噴射流を噴射してウォータージェットピーニング施工領域にウォータージェットピーニングを施工することによっても達成することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウォータージェットピーニングの施工作業に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】沸騰水型原子力プラントに適用した、本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング施工方法を示す説明図である。
【図２】実施例１のウォータージェットピーニング施工方法を実施している炉心シュラウド内の状態を示す説明図である。
【図３】ウォータージェットピーニングで発生する圧力脈動および衝撃波によって生じる変動圧力の距離減衰特性を評価する試験に用いた炉心シュラウド模擬試験装置の縦断面図である。
【図４】筒状炉内構造物内面の、噴射ノズルの噴射口に対向する部分と、噴射ノズルの中心軸との交点からの、筒状炉内構造物の半径方向における距離と、この噴射口から水噴射流が噴射されているときに発生する圧力脈動および衝撃波によって生じる変動圧力の関係を示す特性図である。
【図５】図３に示された炉心シュラウド模擬試験装置を用いたＷＪＰの施工試験の内容を示す図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】沸騰水型原子力プラントに適用した、本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング施工方法を示す説明図である。
【図７】図６に示された緩衝体の斜視図である。
【図８】実施例２のウォータージェットピーニング施工方法が適用される沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に設置された炉心支持板の斜視図である。
【図９】図７に示された緩衝体に含まれる緩衝部材の構造を示し、（Ａ）は緩衝部材の側面図および（Ｂ）は緩衝部材の正面図である。
【図１０】沸騰水型原子力プラントに適用した、本発明の他の好適な実施例である実施例３のウォータージェットピーニング施工方法を示す説明図である。
【図１１】図１０に示された緩衝体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
発明者らは、原子炉圧力容器内に配置されて炉心を取り囲む筒状炉内構造物（例えば、炉心シュラウド）の内面へのウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）の施工に要する時間を短縮できる方法について検討した。この筒状炉内構造物の内面にＷＪＰを施工するためには、筒状炉内構造物の内側に配置された燃料集合体を原子炉圧力容器外に取り出す必要がある。これらの燃料集合体の取り出しに長時間を要し、結果的に、ＷＪＰ施工作業に長時間を要することになる（燃料集合体の原子炉圧力容器からの取り出しに要する時間を含む）。
【００２３】
そこで、発明者らは、筒状炉内構造物の内面へのＷＪＰの施工に際して、筒状炉内構造物内の炉心から取り出す燃料集合体の体数を少なくすることを検討した。筒状炉内構造物の内面の、既に、応力腐食割れが発生している領域付近における新たな応力腐食割れ発生のリスク低減のために、その領域付近に存在する複数の燃料集合体を炉心から取り出して筒状炉内構造物の内面へのＷＪＰが実施される。このとき、筒状炉内構造物の内面のその領域付近に配置された一部の燃料集合体を炉心外に取り出せばよいと、発明者らは考えた。特に、炉心内の燃料集合体の交換時において複数の使用済燃料集合体を炉心から取り出す必要があり、これらの使用済燃料集合体を取り出した位置に、筒状炉内構造物のＷＪＰが施工される内面付近に存在する各燃料集合体をシャフリングしてその内面付近に噴射ノズルを配置できるだけのスペースを確保すればよい。
【００２４】
そのスペースに噴射ノズルを配置し、この噴射ノズルから水噴射流を噴射させて筒状炉内構造物の内面へのＷＪＰを施工するためには、発生した衝撃波が筒状炉内構造物内に残っている各燃料集合体に与える影響を確認する必要がある。発明者らは、炉心シュラウドを模擬した図３に示す試験装置２１を用いて、炉心シュラウド内の一部の燃料集合体が取り出された状態で、発生した衝撃波が残っている燃料集合体に及ぼす影響を確認する試験を行った。
【００２５】
この試験の内容について説明する。まず、試験装置２１の構造について説明する。試験装置２１は、１１０万ｋＷクラスの沸騰水型原子炉に用いられている内径５ｍの炉心シュラウド２２、炉心シュラウド２４の上端部に取り付けられた上部格子板２４および炉心シュラウド２２の下端部に取り付けられた炉心支持板２３を有する。炉心シュラウド２２は、上部円筒と下部円筒を溶接部３１で溶接して一体化して構成される。炉心シュラウド２２の周方向には、溶接部３１による溶接線２５が形成されている。水３０が、炉心シュラウド２２内において上部格子板２４の位置まで充填されている。噴射ノズル１３が、炉心シュラウド２２内の水３０の中に浸漬され、溶接部３１の内面に対向して配置される。噴射ノズル１３の噴射口（図示せず）は、溶接部３１の内面と向き合っている。噴射ノズル１３に接続された高圧ホース１６が、炉心シュラウド２２の外側に向かって伸びており、炉心シュラウド２２の外部に設置された高圧ポンプ１５に接続されている。幾つかの圧力計２７が、噴射ノズル１３と同じ高さで、炉心シュラウド２２の半径方向において噴射ノズル１３から炉心シュラウド２２の中心に向かって間隔を置いて配置されている。各圧力計２７と噴射ノズル１３の噴射口との間の距離Ｌは、それぞれ異なっている。これらの圧力計２７は、炉心シュラウド２２の外部に配置された記録計２８にケーブル２９によって接続されている。
【００２６】
上記の試験装置２１において、高圧ポンプ１５が駆動され、高圧ポンプ１５で約７０ＭＰａに昇圧された高圧水が高圧ホース１６を通って噴射ノズル１３に供給される。高圧水は、噴射ノズル１３の噴射口から、応力腐食割れが生じる確率が高い溶接部３１の内面に向って噴射水流２６が噴射される。噴射水流２６に含まれる無数の気泡が崩壊し、衝撃波が発生する。この衝撃波が溶接部３１の内面に衝突し、溶接部３１の内面に圧縮残留応力が付与される。このようにして、ＷＪＰが施工される。
【００２７】
ＷＪＰの施工では、噴射ノズル１３の噴射される噴射水流２６の圧力脈動および発生した衝撃波に起因する水中の変動圧力により、ＷＪＰ施工対象物以外の炉内構造物である非施工対象物に振動が発生することが、前述したように、知られている。しかし、その変動圧力が距離によってどのように減衰するかは明らかにされていない。このため、上記の試験では、噴射ノズルから水噴射流を噴射したときに発生するその変動圧力の距離による減衰を確認するために、噴射ノズル１３から高圧水を水噴射流２６として噴射している状態において、噴射ノズル１３の噴射口と炉心シュラウド２２の中心の間の、炉心シュラウド２２の半径方向における幾つかの位置（距離Ｌが異なっている）で、変動圧力を各圧力計２７によって測定した。圧力計２７で測定した各位置の変動圧力は記録計２８に記録された。この変動圧力の測定時には、模擬燃料集合体を炉心シュラウド２２内に配置していない。
【００２８】
記録計２８に記録された変動圧力のＲＭＳ（二乗平均平方根：Root Mean Square）を求めた。炉心シュラウド２２の内面の、噴射ノズル１３の噴射口に対向する部分と、噴射ノズル１３の中心軸４８の延長線との交点４６（図５参照）からの距離Ｌと、求められた変動圧力のＲＭＳとの関係を図４に示す。図４に示された変動圧力は、一般化するために、測定された、炉心シュラウド２２の半径方向の各位置での変動圧力のＲＭＳを、噴射ノズル１３の噴射口９付近の変動圧力のＲＭＳで割った比で表されており、噴射ノズル１３の噴射口付近の変動圧力のＲＭＳを「１」としている。除して表記した。なお、図４に示された変動圧力は、噴射ノズル１３から噴射される高圧水の噴射圧力および噴射流量を３０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲および２０Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎの範囲内でそれぞれ変えた複数の条件において、各圧力計２７で得られたそれぞれの測定値の上限を包括した線で表されている。
【００２９】
図４に示された特性によれば、ＷＪＰで発生する圧力脈動および衝撃波で生じる変動圧力は、炉心シュラウド２２の内面の、噴射ノズル１３の噴射口に対向する部分と、噴射ノズル１３の中心軸４８の延長線との交点４６から２ｍ以上離れるとほとんど０になる。このため、炉心シュラウド（筒状炉内構造物）内において、交点４６から２ｍ以上離れた位置に存在する燃料集合体は、ＷＪＰで発生する水噴射流の圧力脈動、および衝撃波に起因して生じる変動圧力の影響をあまり受けない。逆に、炉内シュラウドの内面上の交点４６から２ｍ以内で炉心シュラウド内に存在する燃料集合体は、その変動圧力の影響を受けて振動し、損傷する可能性があると考えられる。
【００３０】
そこで、発明者らは、複数の模擬燃料集合体を、炉心シュラウド２２の内面の、噴射ノズル１３の噴射口に対向する部分と、噴射ノズル１４の中心軸４８の延長線との交点４６からの距離を変えて炉心シュラウド２２内に配置し、ＷＪＰ施工時において変動圧力によるそれらの模擬燃料集合体の損傷の度合いを確認する試験を行った。この試験において、炉心シュラウド２２内の領域が、交点４６からの距離に基づいて複数の小領域に分けられた。これらの小領域は、図５に示されるように、交点４６を基点にした半径１ｍ（半径Ｒ２）以内の範囲に存在する領域Ａ、領域Ａの外側で交点４６を基点にした半径２ｍ（半径Ｒ１）未満の範囲内に存在する領域Ｂ、および領域Ｂの外側である交点４６から半径２ｍ以上離れている領域Ｃである。領域Ａには模擬燃料集合体を配置しなく、領域ＢおよびＣのそれぞれに、複数体の模擬燃料集合体を、距離を変えて配置した。
【００３１】
各模擬燃料集合体を、上記のように、試験装置２１の炉心シュラウド２２内に配置した状態で、７０ＭＰａの高圧水を高圧ポンプ１５から噴射ノズル１３に供給して水噴射流２６を噴射し、炉心シュラウド２２の内面の、噴射ノズル１３の噴射口に対向するＷＪＰ施工領域３２に対してＷＪＰを実施した。ＷＪＰ施工領域３２に対するＷＪＰが終了した後、炉心シュラウド２２から各模擬燃料集合体を取り出し、各模擬燃料集合体の損傷の度合いを観察した。
【００３２】
交点４６から半径２ｍ以上離れた領域Ｃに配置された全模擬燃料集合体を検査した結果、全ての模擬燃料集合体の表面には、その変動圧力で生じる損傷が認められなかった。しかしながら、領域Ａの外側に存在して交点４６から半径２ｍ未満の領域である領域Ｂに配置された一部の模擬燃料集合体の表面には、その変動圧力で生じたと推定される僅かな損耗が認められた。
【００３３】
発明者らは、この試験結果に基づいて、炉心シュラウド（筒状炉内構造物）内に燃料集合体を配置した状態で炉心シュラウドの内面にＷＪＰを施工する場合には、その燃料集合体を、炉心シュラウドの内面の、噴射ノズル１３の噴射口に対向する部分と、噴射ノズル１３の中心軸４８の延長線との交点４６から２ｍ以上離して配置すればよいという新たな知見を得ることがきた。換言すれば、炉心シュラウド内でその交点４６から半径２ｍ未満の領域に存在する全燃料集合体を炉心外に取り出すことにより、炉心シュラウド内に残っている他の複数の燃料集合体がＷＪＰ施工時に生じる変動圧力によって損傷を受けることなく、炉心シュラウドの交点４６付近の内面に対してＷＪＰを施工することができるのである。これにより、炉心シュラウド内に装荷された全燃料集合体を取り出すことなく、一部の燃料集合体を炉心外に取り出すことにより、ＷＪＰの施工が可能になる。したがって、炉心シュラウド内に一部の燃料集合体を残した状態においても、ＷＪＰの施工に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
発明者らは、上記の新たな知見に基づいて、炉心シュラウド内に一部の燃料集合体を残した状態において、筒状炉内構造物の内面に対するＷＪＰの施工に要する時間をさらに短縮できるウォータージェットピーニング施工方法を検討した。この結果、発明者らは、筒状炉内構造物の内面の、ＷＪＰを施工する領域付近に存在する複数の燃料集合体を取り出し、これらの燃料集合体を取り出した、筒状炉内構造物内のスペースに噴射ノズルを配置し、噴射ノズルと残っている燃料集合体の間に変動圧力を抑制する衝撃緩衝体を配置すれば良いことを見出した。衝撃緩衝体を上記の用に筒状炉内構造物内に配置することによって、ＷＪＰ施工時において発生した圧力脈動および衝撃波が衝撃緩衝体によって弱められるため、筒状炉内構造物内において衝撃緩衝体を基点に噴射ノズル１３とは反対側に位置している核燃料集合体が、その変動圧力によって損傷することを防止できる。
【００３５】
以上の検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００３６】
本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング施工方法を、図１および図２を用いて説明する。本実施例のウォータージェットピーニング施工方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に配置された炉心シュラウドに対してウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）を施工する例である。
【００３７】
本実施例のウォータージェットピーニング施工方法を説明する前に、ＷＪＰが施工される沸騰水型原子力プラント（いか、ＢＷＲプラントという）について説明する。ＢＷＲプラントは、原子炉建屋（図示せず）内に原子炉格納容器（図示せず）を配置し、原子炉をこの原子炉格納容器内に配置している。
【００３８】
ＢＷＲプラントの原子炉は、原子炉圧力容器１、複数の燃料集合体４が装荷される炉心３、炉心３を取り囲む炉心シュラウド（筒状炉内構造物）２、燃料集合体４の相互間に出し入れされる複数の制御棒（図示せず）を有する。炉心３、炉心シュラウド２および制御棒は原子炉圧力容器１内に配置される。上部格子板５および炉心支持板６が、炉心シュラウド２内に配置されて炉心シュラウド２に取り付けられている。燃料集合体４の下端部は炉心支持板６に設置された燃料支持金具（図示せず）に保持され、燃料集合体４の上端部は上部格子板５に保持される。炉心支持板６の下方で原子炉圧力容器１内に設置された複数の制御棒案内管１１は、各制御棒のガイドの役目を果たしている。
【００３９】
炉心シュラウド２はシュラウドサポートシリンダ７に取り付けられ、シュラウドサポートシリンダ７はシュラウドサポートレグ８によって原子炉圧力容器１の底部内面に設置される。水平方向に配置されて原子炉圧力容器１の内面に設置されたバッフルプレート９も、シュラウドサポートシリンダ７に取り付けられる。複数のジェットポンプ１０が、原子炉圧力容器１と炉心シュラウド２の間に形成される環状空間（ダウンカマ）に配置され、バッフルプレート９に設置される。
【００４０】
気水分離器（図示せず）および蒸気乾燥器（図示せず）が、上部格子板５よりも上方で原子炉圧力容器１内に設置される。ＢＷＲプラントの運転中、原子炉圧力容器１は、上蓋（図示せず）によって密封されている。
【００４１】
原子炉ウェル１８が、原子炉建屋内で原子炉格納容器よりも上方に形成されている。この原子炉ウェル１８は原子炉圧力容器１の真上に位置している。また、原子炉建屋内に形成された運転床が原子炉ウェル１８を取り囲んでいる。
【００４２】
或る１つの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が停止され、ＢＷＲプラントの定期検査が行われるとき、原子炉格納容器および原子炉圧力容器にそれぞれ取り付けられていた各上蓋が取り外され、冷却水１９が原子炉ウェル１８に充填される。上蓋が取り外された原子炉圧力容器１内も、冷却水１９で満たされる。上部格子板５の上方に位置している気水分離器および蒸気乾燥器が取り外されて原子炉圧力容器１外に順次取り出される。
【００４３】
この定期検査の期間中において、本実施例のウォータージェットピーニング施工方法が実施される。本実施例のウォータージェットピーニング施工方法を以下に説明する。
【００４４】
炉心シュラウド２の周方向に伸びる溶接線（例えば、溶接線２５）に沿って、炉心シュラウド２の内面の、ＷＪＰを施工する領域３２を決定する。決定されたＷＪＰ施工領域３２は、炉心シュラウド２の周方向においてある幅を有している。決定されたＷＪＰ施工領域３２の周方向の両端にそれぞれ位置する、炉心シュラウド２の内面上の点Ｐ１及び点Ｐ２（図２参照）、さらに、点Ｐ１と点Ｐ２の間でＷＪＰ施工領域３２内の炉心シュラウド２の内面上の点Ｐ３（図示せず）のそれぞれを基点にして炉心シュラウド２の水平断面において半径２ｍ（半径Ｒ１）で炉心シュラウド２の内面に達する円弧をそれぞれ描き、これらの３つの円弧に接する１つの円弧を描く。これらの３つの円弧に基づいて、ＷＪＰを施工するために複数の燃料集合体４を取り出す領域２０Ａを決定する。この決定された領域２０Ａ（図１及び図２参照）は、前述の３つの円弧を結んで形成された境界曲線４７よりも噴射ノズル１３側で、境界曲線４７と炉心シュラウド２の内面との間に形成される。炉心シュラウド２内の領域２０Ａに存在する全ての燃料集合体を、原子炉圧力容器１外に取り出す。もし、境界曲線４７上に燃料集合体４が存在する場合には、この燃料集合体４も取り出される。領域２０Ａの外側で炉心シュラウド２内の領域２０Ｂには、複数の燃料集合体４が取り出されずに残っている。
【００４５】
これらの燃料集合体の取り出しは、原子炉ウェル１８を跨いで配置され、運転床１７に設置された一対のレール（図示せず）上を移動する燃料交換機（図示せず）を用いて行われる。原子炉圧力容器１から取り出された各燃料集合体は、原子炉建屋内で原子炉格納容器の上方に形成された燃料貯蔵プール（図示せず）内に移送される。
【００４６】
炉心シュラウド２内の領域２０Ａ内に存在する全ての燃料集合体３が取り出された後、複数の燃料集合体４が領域２０Ｂ内に取り出されずに残っている状態で、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）１２が、原子炉建屋内に設けられた天井クレーン（図示せず）を用いて吊り降ろされ、原子炉ウェル１８及び原子炉圧力容器１内を下降される。このＷＪＰ装置１２は、ＷＪＰ装置１２の下端部が炉心支持板６に形成された貫通孔３４（図８参照）内に挿入されるまで、炉心支持板６に形成された１つの升目を通してさらに下降される。ＷＪＰ装置１２は領域２０Ａ内に配置され、ＷＪＰ装置１２の噴射ノズル１３も、噴射口がＷＪＰ施工領域３２に対向した状態で、領域２０Ａ内に存在する。
【００４７】
ＢＷＲプラントの運転中では、複数の燃料支持金具（図示せず）が、炉心支持板６に形成された各貫通孔３４に挿入されて炉心支持板６によって支持される。これらの燃料支持金具は、炉心３に装荷された各燃料集合体４の下端部を支持している。炉心シュラウド２の内面にＷＪＰを施工する際には、領域２０Ａ内の全ての燃料集合体４を取り出した後、これらの燃料集合体４を支持していた燃料支持金具も併せて原子炉圧力容器１の外部に取り出される。
【００４８】
下降したＷＪＰ装置１２の下端部が貫通孔３４に挿入され、このＷＪＰ装置１２が炉心支持板６によって支持される。ＷＪＰ装置１２が炉心支持板６によって支持される状態では、燃料支持金具が炉心支持板６に設置されていない。ＷＪＰ装置１２の上端部は上部格子板５によって支持される。ＷＪＰ装置１２は昇降装置１４を有しており、噴射ノズル１３がこの昇降装置１４に取り付けられている。運転床１７に設置された高圧ポンプ１５に接続された高圧ホース１６は、噴射ノズル１３に接続される。
【００４９】
昇降装置１４を駆動して噴射ノズル１３を炉心シュラウド２の軸方向に移動させ、噴射ノズル１３の噴射口をＷＪＰ施工領域３２である溶接線２５の溶接部の高さに合わせる。噴射ノズル１３の中心軸４８が、例えば、点Ｐ１を向くように、噴射ノズル１３を水平面内で回転させる。この噴射ノズル１３の回転は、ＷＪＰ装置１２に設けられて昇降装置１４が取り付けられている回転装置（図示せず）を回転させることにより行われる。噴射ノズル１３の中心軸４８が点Ｐ１を向いている状態で、高圧ポンプ１５を駆動して高圧ポンプ１５で７０ＭＰａに昇圧された高圧水が、高圧ホース１６を通って噴射ノズル１３に供給される。この高圧水は、噴射ノズル１３の噴射口から水噴射流２６として噴射される。水噴射水流に含まれた無数の気泡が崩壊して発生した衝撃波が、炉心シュラウド２の内面の点Ｐ１付近のＷＪＰ施工領域３２の溶接線２５の内面に衝突し、溶接線２５の内面に圧縮残留応力が付与される。このようにして、炉心シュラウド２の溶接線２５の内面の残留応力が改善される。
【００５０】
このとき、炉心シュラウド２内の炉心３に存在する各燃料集合体４は、溶接線２５での炉心シュラウド２の水平断面において、噴射ノズル１３の中心軸４８の延長線と、炉心シュラウド３の内面の、噴射ノズル１３の噴射口が対向しているＷＪＰ施工領域３２の部分との交点を基点として２ｍ以上離れている。このため、それらの燃料集合体４は、噴射ノズル１３から噴射された水噴射流２６の圧力脈動および衝撃波により生じる変動圧力により損傷しなく、健全な状態を保持している。
【００５１】
点Ｐ１付近の溶接部内面へのＷＪＰの施工が終了した後、ＷＪＰ装置１２の回転装置を回転させ、噴射ノズル１３から水噴射流２６を噴射しながら、噴射ノズル１３の噴射口を溶接線２５に沿って点Ｐ２に向かって移動させる。噴射ノズル１３の噴射口が点Ｐ２に対向して点Ｐ２付近でのＷＪＰ施工領域３２に対するＷＪＰの施工が終了したとき、上記の或る１つの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転終了後における定期検査の期間でのＷＪＰの施工作業が終了する。
【００５２】
もし、ＷＪＰ施工領域３２内において溶接線２５と直交する、炉心シュラウド２の軸方向に伸びる他の溶接線が存在する場合には、溶接線２５と軸方向に伸びる他の溶接線との交点で、噴射ノズル１３の水平面内での回転を停止し、昇降装置１４を駆動して噴射ノズル１３の噴射口を軸方向に伸びる他の溶接線に沿って移動させる。この移動によって、軸方向に伸びる他の溶接線の内面へのＷＪＰを、領域２０Ａ外で炉心シュラウド２内に配置されている各燃料集合体に変動圧力による損傷を発生させることなく、施工することができる。
【００５３】
点Ｐ１と点Ｐ２の間のＷＪＰ施工領域３２における、炉心シュラウド２の溶接線２５の内面へのＷＪＰ施工時では、境界曲線４７の外側、すなわち、領域２０Ａの外側で炉心シュラウド２内に配置された各燃料集合体４は、噴射ノズル１３が回転装置によって水平方向に回転されたとしても、点Ｐ１と点Ｐ２の間における、噴射ノズル１３の中心軸４８の延長線と溶接線２５の内面の各交点を基点として２ｍ以上離れている。このため、炉心シュラウド２内で領域２０Ａの外部に存在する各燃料集合体４は、ＷＪＰ施工領域３２へのＷＪＰの施工においても、変動圧力により損傷を受けることはなく、健全な状態を維持することができる。領域２０Ａ外に配置されて領域２０Ａに最も近い位置に位置する燃料集合体４も、変動圧力により損傷を受けることはなく、健全な状態を維持することができる。
【００５４】
しかも、炉心シュラウド２の内面へのＷＪＰの施工に際して、炉心シュラウド２によって囲まれた炉心３に配置された全燃料集合体４の一部を炉心３外に取り出せばよいため、そのＷＪＰの施工に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
或る１つの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が終了した後の定期検査期間では、炉心シュラウド２の周方向に伸びる溶接線２５の一部に対してのみ、ＷＪＰが施工され、溶接線２５の残りの部分はＷＪＰが施工されていない状態にある。周方向に伸びる溶接線２５の残りの部分の内面に対するＷＪＰは、幾つかの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が停止された後のそれぞれの定期検査の期間において実施すればよい。幾つかの定期検査の期間が終了した時点では、炉心シュラウド２の溶接線２５の全周に対するＷＪＰの施工が終了する。
【実施例２】
【００５６】
本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング施工方法を、図６および図７を用いて説明する。本実施例のウォータージェットピーニング施工方法では、ウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）が沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器１内に配置された炉心シュラウド２に対して施工される。
【００５７】
本実施例のウォータージェットピーニング施工方法では、衝撃緩衝体３５が用いられる。この衝撃緩衝体３５の構成を、図７を用いて説明する。衝撃緩衝体３５は、分離されている複数（例えば、７つ）の衝撃緩衝部材４５を有している。各衝撃緩衝部材４５は、図７および図９に示すように、縦に細長い緩衝材３６、重り３９及びフック部材３７を有している。緩衝材３６は、ＷＪＰ施工時に発生する水噴射流２６の圧力脈動、および衝撃波で生じる変動圧力の緩衝効果が見込める、ゲル材、エアキャップおよび空気を包括するハニカム構造物等で構成される。緩衝材３６は、柔構造体である場合が多いので、軽いアルミニウム等の金属、および耐放射線性に優れる樹脂等の複合構造として自立性を高めたほうがより好都合である。
【００５８】
フック部材３７が、複数のボルト４４によって、緩衝材３６の上端部に取り付けられる。丸棒状の重り３９は緩衝材３６の下端部に取り付けられる。フック部材３７は、上部格子板５に引っ掛けることができるように、縦断面がコの字状になっている（図９（Ａ）参照）。ハンドル３８がフック部材３７の上面に取り付けられる。緩衝材３６の下端部が重り３９に巻き付けられ、重り３９はねじ４０を締め付けることによって緩衝材３６の下端部に取り付けられる（図９（Ａ）参照）。上下方向に貫通する貫通孔が、重り３９の一端部に形成されている。図９（Ｂ）では、重り３９の端部が水平方向において緩衝材３６よりも突出して示されているが、これは、後述するように、重り３９と炉心支持板６に設けられたピン３３との係合状態を分かり易くするためである。実際は、重り３９の長さは緩衝材３６の幅と同じである。衝撃緩衝部材４５を上部格子板５に形成された正方形状の升目４９（図６参照）を通す必要があるため、緩衝材３６の幅は、その正方形状の升目４９の対角線の長さよりも狭くする必要がある。また、後述するように、フック部材３７を格子部５Ａに引っ掛けて緩衝材３６を格子部５Ａから吊り下げたときに隣り合う緩衝材３６間の隙間を少なくするため、緩衝材３６の幅は、少なくとも、升目４９の一辺の長さに、炉心３に配置された隣り合う燃料集合体４のチャンネルボックス間に形成される水ギャップの幅を加えた長さとする。
【００５９】
本実施例のウォータージェットピーニング施工方法を以下に説明する。或る１つの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が終了した後の定期検査の期間において、本実施例のウォータージェットピーニング施工方法が実施される。実施例１と同様に、炉心シュラウド２内の炉心３に配置された複数の燃料集合体４のうち、炉心シュラウド２の溶接線２５に沿った、炉心シュラウド２の周方向における或る幅のＷＪＰ施工領域３２付近の複数の燃料集合体４が、原子炉圧力容器１の外部に取り出される。本実施例においてＷＪＰの施工に際して炉心３から取り出される燃料集合体４の体数は、実施例１においてＷＪＰの施工に際して炉心３から取り出される燃料集合体４の体数よりも少なくなる。
【００６０】
ＷＪＰ施工領域３２付近の複数の燃料集合体４が取り出された後、各衝撃緩衝体３５を、これらの燃料集合体４が存在していた、炉心シュラウド２内の領域４１に配置する。衝撃緩衝体３５のその配置は以下のように行われる。燃料交換機に乗っている作業員が、操作ポール（図示せず）を持っている。この作業員が、衝撃緩衝部材４５のハンドル３８を引っ掛けたその操作ポールを操作することによって、衝撃緩衝部材４５を、冷却水１９を充填した原子炉ウェル１８および原子炉圧力容器１内に下降させ、上部格子板５の上面の位置に到達させる。さらに、衝撃緩衝部材４５は、上部格子板５の升目４９の対角線方向に向いた状態で升目４９内を通って下降され、炉心シュラウド２内の、各燃料集合体４が取り出された領域４１に挿入され、炉心シュラウド２内に残っている燃料集合体４に隣接させて配置される。衝撃緩衝部材４５の上端部に位置しているフック部材３７が、操作ポールの操作により、上部格子板５の格子部５Ａに引っ掛けられ、格子部５Ａに保持される（図９（Ａ）参照）。重り３９に巻き付けられている緩衝材３６の下端部が、炉心支持板６の上面に接触する。
【００６１】
操作ポールの操作によって、７つの衝撃緩衝部材４５が順番に下降され、各衝撃緩衝部材４５のハンドル３８が格子部５Ａに引っ掛けられる。７つの衝撃緩衝部材４５で囲まれた、炉心シュラウド２内の領域４１には、２４体の燃料集合体４が配置されていた。
【００６２】
炉心支持板６には、前述したように、各燃料支持金具の下端部が挿入される複数の貫通孔３３が形成されており、炉心支持板６の上面で各貫通孔３３の側にピン３３が取り付けられている（図８参照）。これらのピン３３は、貫通孔３４に下端部が挿入された燃料支持金具に形成された貫通孔に挿入され、地震時において燃料支持金具がずれることを防止している。衝撃緩衝部材４５が下降されるとき、前述したように、このピン３３が、重り３９の一端部に形成された貫通孔内に挿入される。ＷＪＰ施工時において、衝撃緩衝部材４５の下端部が、変動圧力により水平方向に移動することをピン３３によって抑制できる。重り３９が衝撃緩衝部材４５の下端部に取り付けられているため、緩衝材３６が下方に向かって引っ張られて伸ばされる。また、各緩衝材３６の浮き上がりが、重り３９によって防止される。各衝撃緩衝部材４５が、炉心シュラウド２内で衝撃緩衝体３５の外側に配置された各燃料集合体４に対向している。
【００６３】
各衝撃緩衝部材４５が、上部格子板５の格子部４５に引っ掛けられて、炉心シュラウド２内に配置されたとき、各衝撃緩衝部材４５は、図６に示された位置に配置される。その後、天井クレーンに吊り下げられたＷＪＰ装置１２が、原子炉圧力容器１内を下降され、上部格子板５の升目４９を通過し、衝撃緩衝体３５で囲まれて炉心シュラウド２内の燃料集合体４が存在しない領域４１に配置される。このＷＪＰ装置１２の下端部は、実施例１と同様に、炉心支持板６に保持される。ＷＪＰ装置１２の噴射ノズル１３が昇降装置１４によって炉心シュラウド２の軸方向に移動され、噴射ノズル１３の噴射口が、炉心シュラウド２の内面の、溶接線２５に沿ったＷＪＰ施工領域３２に対向される。
【００６４】
ＷＪＰ装置１２を領域４１内に配置した後に、各衝撃緩衝部材４５を、前述のように、格子部５Ａに引っ掛けてもよい。しかしながら、ＷＪＰ装置１２を領域４１内に配置した場合には、ＷＪＰ装置１２の噴射ノズル１３に接続された高圧ホース１６、およびＷＪＰ装置１２に接続された電力供給用のケーブルおよび制御信号用のケーブルが、運転床１７に向かって伸びているため、これらのケーブルを避けて衝撃緩衝部材４５を下降させる必要があり、衝撃緩衝部材４５の下降に時間がかかるおそれがある。先に、衝撃緩衝部材４５を下降させて格子部５Ａに引っ掛ける場合には、衝撃緩衝部材４５の下降に要する時間を短縮できる。
【００６５】
高圧ポンプ１５で７０ＭＰａに昇圧された高圧水が、水噴射流２６となって、噴射ノズル１３の噴射口から噴射される。実施例１と同様に、ＷＪＰ施工領域３２に対してＷＪＰが施工される。衝撃緩衝体３５がＷＪＰ装置１２、すなわち、噴射ノズル１３の周囲を取り囲んでいるため、水噴射流２６の圧力脈動、および衝撃波によって、衝撃緩衝体３５とＷＪＰ施工領域３２の間の領域で生じた変動圧力が、各衝撃緩衝部材４５の緩衝材３６によってそれぞれの衝撃緩衝部材４５で囲まれた領域４１の外側の領域に伝達されることを阻止できる。したがって、発生した変動圧力が、衝撃緩衝体３５の外側に位置して衝撃緩衝体３５に隣接した各燃料集合体４に影響することを著しく抑制することができ、それらの燃料集合体４がその変動圧力による損傷を受けなくなる。
【００６６】
また、ＷＪＰ装置１２、すなわち、噴射ノズル１３の周囲を取り囲む衝撃緩衝体３５と、噴射ノズル１３の噴射口が対向している、炉心シュラウド２の内面との間に形成される領域が狭くなり、このため、炉心シュラウド２内から取り出す燃料集合体４の体数を少なくすることができる。それだけ、実施例１よりも、ＷＪＰの施工作業に要する時間を短縮することができる。
【００６７】
炉心シュラウド２の内面に沿って取り出す燃料集合体４の体数を本実施例における２４体から増やし、これに合わせて炉心３内に配置する衝撃緩衝部材４５の数も増やすことにより、炉心シュラウド２の内面におけるＷＪＰ施工領域３２の周方向の長さを長くすることができる。ＷＪＰ施工領域３２の周方向の長さが長くなって噴射ノズル１３を回転させるだけでＷＪＰ施工領域３２の周方向の全長に亘ってＷＪＰを施工することができない場合には、挿入している上部格子板５の１つの升目４９からＷＪＰ装置１２を上方に引き抜き、このＷＪＰ装置１２を、炉心シュラウド２の周方向に移動させて他の升目４９内に挿入して炉心支持板６によって保持すれば良い。この結果、ＷＪＰ施工領域３２の周方向の全長に亘ってＷＪＰを施工することができる。
【００６８】
緩衝材３６の幅を、フック部材３７の、緩衝材３６の幅方向における幅よりも広くすることにより、フック部材３７を格子部５Ａに引っ掛けたとき、隣り合う衝撃緩衝部材４５のそれぞれの緩衝材３６が重なり合い、緩衝材３６の幅方向においてこれらの緩衝材３６の間には隙間が形成されなくなる。このため、発生した変動圧力が、領域４１の外部に配置されて衝撃緩衝体３５に隣接している各燃料集合体４に影響を及ぼさなくなり、それらの燃料集合体４を健全な状態に維持することができる。
【００６９】
また、隣り合う衝撃緩衝部材４５の間に形成される隙間は、各衝撃緩衝部材４５の緩衝材３６の両側の側端部に電磁石を取り付けることによって低減することができる。各衝撃緩衝部材４５を上部格子板５の格子部５Ａから吊り下げた後、電流を供給して各電磁石を作動させ、隣り合う緩衝材３６同士を密着させる。この状態で、ＷＪＰを施工すれば、ＷＪＰ施工時における水噴射流２６伴う水流の発生により、各緩衝材３６が移動して緩衝材３６間に隙間ができることを防止することができる。このため、緩衝材３６による変動圧力の伝播を遮る効果を増大させることができ、領域４１の外部に変動圧力が伝わりにくくなり、炉心シュラウド２内でその外部に配置された各燃料集合体４を健全な状態に維持できる。ＷＪＰの施工が終了して、各衝撃緩衝部材４５を原子炉圧力容器１から取り出す場合には、各電磁石への電流の供給を停止すれば、各衝撃緩衝部材４５を容易に取り出すことができる。
【実施例３】
【００７０】
本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング施工方法を、図１０および図１１を用いて説明する。本実施例のウォータージェットピーニング施工方法では、ウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）が沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器１内に配置された炉心シュラウド２に対して施工される。
【００７１】
本実施例のウォータージェットピーニング施工方法では、衝撃緩衝体３５Ａが用いられる。この衝撃緩衝体３５Ａの構成を、図１１を用いて説明する。衝撃緩衝体３５Ａは、実施例２で用いられる衝撃緩衝部材４５に対応する、分離されている複数（例えば、７つ）の衝撃緩衝ガス層形成部材４２を有している。衝撃緩衝ガス層形成部材４２は、ガス噴出管４１およびガス供給管５０を有する。ガス噴出管４１は、ガス噴出管４１の下端部にガス供給管５０と直交するように取り付けられ、上面に多数の噴出口を形成している。ガス噴出管４１の両端部は密封されている。フック３７Ａがガス供給管５０の上端部に取り付けられる。ガスホース（図示せず）がガス供給管５０の上端部に接続される。
【００７２】
本実施例のウォータージェットピーニング施工方法を以下に説明する。或る１つの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が終了した後の定期検査の期間において、本実施例のウォータージェットピーニング施工方法が実施される。実施例１と同様に、炉心シュラウド２内の炉心３に配置された複数の燃料集合体４のうち、炉心シュラウド２の溶接線２５に沿った、炉心シュラウド２の周方向における或る幅のＷＪＰ施工領域３２付近の複数（例えば、２４体）の燃料集合体４が、原子炉圧力容器１の外部に取り出される。
【００７３】
ＷＪＰ施工領域３２付近の複数の燃料集合体４が取り出された後、各衝撃緩衝ガス層形成部材４２を、これらの燃料集合体４が存在していた、炉心シュラウド２内の領域４１に配置する。衝撃緩衝体３５のその配置は以下のように行われる。燃料交換機に乗って操作ポール（図示せず）を持っている作業員が、ガス供給管５０のフック３７Ａを引っ掛けたその操作ポールを操作することによって、衝撃緩衝ガス層形成部材４２を炉心シュラウド２内の複数の燃料集合体４が取り出された領域４１まで下降させる。衝撃緩衝ガス層形成部材４２が領域４１内に到達したとき、フック３７Ａを上部格子板５の格子部５Ａに引っ掛けて、操作ポールをフック３７Ａから取り外す。この作業を繰り返して、残りの各衝撃緩衝ガス層形成部材４２を順番に格子部５Ａに引っ掛ける。各衝撃緩衝ガス層形成部材４２のガス噴出管４１の下面は、炉心支持板６の上面に接触している。ガス噴出管４１の端部に位置決めリング（図示せず）が取り付けられており、ガス噴出管４１が炉心支持板６の上面に接触した状態では、炉心支持板６の上面に取り付けられた前述のピン３３が、位置決めリング内に挿入されている。
【００７４】
それぞれの衝撃緩衝ガス層形成部材４２のガス供給管５０に接続された各ガスホースは、原子炉ウェル１８を通って運転床１７まで達しており、運転床１７に設置されたガス供給装置（例えば、空気圧縮装置）（図示せず）に接続される。
【００７５】
その後、実施例２と同様に、ＷＪＰ装置１２が領域４１まで下降され、ＷＪＰ装置１２の下端部が炉心支持板６に保持され、ＷＪＰ装置１２の上端部が上部格子板５に支持される。その後、ガス供給装置が駆動され、圧縮されたガス（例えば、空気）が、ガスホースを通してそれぞれのガス供給管５０に供給され、各ガス噴出管４１の多数の噴出口から気泡になり上方に向かって噴出される。各ガス噴出管４１からの噴出される多数の気泡によって、ガス層４３が、領域４１とこの領域４１の外部に配置されてこの領域４１に隣接している燃料集合体４の間に形成される。このガス層４３は、炉心支持板６から上部格子板５まで到達し、領域４１を取り囲んでいる。
【００７６】
ガス層４３が形成された状態で、高圧ポンプ１５で７０ＭＰａに昇圧された高圧水が、噴射ノズル１３に供給され、噴射ノズル１３の噴射口から水噴射流２６となり炉心シュラウド２の内面のＷＪＰ施工領域３２に向かって噴射される。このとき発生した衝撃波がＷＪＰ施工領域３２に衝突し、ＷＪＰ施工領域３２に圧縮残留応力が付与される。
【００７７】
本実施例によれば、ＷＪＰ施工時に発生した水噴射流２６の圧力脈動および衝撃波により生じる変動圧力は、領域４１内の冷却水中を伝播するが、ＷＪＰ装置１２を取り囲んでいるガス層４３によって弱められる。このため、領域４１の外部に配置された各燃料集合体４は、変動圧力の影響を受けず、変動圧力による損傷を生じない。それらの燃料集合体４は健全な状態に維持される。
【００７８】
図３に示す試験装置２１の炉心シュラウド２２内に複数の衝撃緩衝ガス層形成部材４２を配置し、本実施例のように、噴射ノズル１３を取り囲んでガス層４３を形成し、その後、噴射ノズル１３から水噴射流２６を噴射したところ、水噴射流２６の圧力脈動および衝撃波により生じる変動圧力による損傷が、ガス層４３の外側で炉心シュラウド２２内に配置した模擬燃料集合体に生じなかった。このように、発明者らは、複数の衝撃緩衝ガス層形成部材４２によるガス層４３の形成により、模擬燃料集合体表面に損傷が生じないことを確認しました。
【００７９】
本実施例では、実施例２と同様に、ＷＪＰ施工領域３２へのＷＪＰの施工に際して、炉心シュラウド２外に取り出す燃料集合体４の体数が減少するので、ＷＪＰの施工に要する時間を実施例１よりも短縮することができる。
【００８０】
実施例２および３でも、実施例１と同様に、炉心シュラウド２の周方向に伸びる溶接線２５を幾つかに分割し、分割されたそれぞれのＷＪＰ施工領域３２に対するＷＪＰは、幾つかの運転サイクルでのＢＷＲプラントの運転が停止された後のそれぞれの定期検査の期間において実施すればよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…炉心、４…燃料集合体、５…上部格子板、５Ａ…格子部、６…炉心支持板、１２…ウォータージェットピーニング装置、１３…噴射ノズル、１５…高圧ポンプ、２０Ａ，２０Ｂ，４１…領域、２７…圧力計、３２…ウォータージェットピーニング施工領域、３３…ピン、３５，３５Ａ…衝撃緩衝体、３６…緩衝材、３７…フック部材、４１…ガス噴出管、４２…衝撃緩衝ガス層形成部材、４３…ガス層、４５…衝撃緩衝部材、５０…ガス供給管。
【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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