(57)【要約】【課題】原子炉圧力容器底部に設置される従来型の作業用足場で行っていた作業に加えて、ポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどの炉内予防保全処理の施工作業をも同時進行的に並行して行えるようにする。【解決手段】原子炉圧力容器の底部に設置されている制御棒駆動ハウジング１６またはスタブチューブの任意の１本の上端部に着脱可能であり、制御棒駆動ハウジング１６またはスタブチューブ１本に対して一つを独立に拘束可能な単体足場１０を作業用足場の最小単位として、単体足場を複数組み合わせて作業用足場を構築する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内部の底部に設置され、作業員の足場を形成する作業用足場であって、  
前記原子炉圧力容器の底部に設置されている制御棒駆動ハウジングまたはスタブチューブの任意の１本の上端部に着脱可能であり、当該制御棒駆動ハウジングまたはスタブチューブ１本に対して一つを独立に拘束可能な単体足場を作業用足場の最小単位として、前記単体足場を複数組み合わせて作業用足場を構築したことを特徴とする原子炉圧力容器炉底部の作業用足場。
【請求項２】
前記単体足場は、方形の鋼板からなる天板と、前記制御棒駆動機構ハウジングまたはスタブチューブの上端部に着脱可能に嵌合し、前記天板の片面に一端が接合される鋼管からなる円筒部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器炉底部の作業用足場。
【請求項３】
前記天板の各辺および／または４隅には、所定の曲率で凹む逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器底部の作業用足場。
【請求項４】
前記天板の各辺には、上面から垂下するつばが形成されていることを特徴とする原子炉圧力容器底部の作業用足場。
【請求項５】
前記円筒部は、樹脂を材料とする緩衝材によって内周面全面が被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器底部の作業用足場。
【請求項６】
前記天板と前記円筒部とは、補強リブによって補強されていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器底部の作業用足場。
【請求項７】
原子炉圧力容器炉底部の周壁に沿った環状の鋼板からなる外周足場と組み合わせ、前記外周足場の中央部の開口に前記単体足場を敷き詰め、炉底部全面を覆う作業用足場となしたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉圧力容器底部の作業用足場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器底部に設置する作業用足場に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントには、運転開始から３０年以上を経過しているものがある。これらの原子力発電プラントでは、原子炉圧力容器の炉心シュラウドの取替、原子炉内構造物の予防保全、補修に関する技術が一段と重要になってきている。近年では、実際に沸騰水型原子炉で炉心シュラウドが取り替えられた事例がある。
【０００３】
炉心シュラウドを取り替える工程は、次のような順序で行われる。開蓋した原子炉圧力容器から、燃料、制御棒案内管などの炉内機器が撤去される。炉内の除染処理を行ってから、炉心シュラウドの撤去、ジェットポンプの取り外しが行われ、新しいジェットポンプに取り替えられる。その後、新しい炉心シュラウドが原子炉圧力内に搬入されてシュラウドサポート上に設置される。
【０００４】
このような炉心シュラウドの取り替えでは、ジェットポンプ等をはじめとする炉内機器、炉内構造物の取り付け作業や溶接作業のために原子炉圧力容器内に作業用の足場が必要となる。従来の作業用足場としては、原子炉の新規建設時に利用する足場の他、例えば、特許文献１に提案されているようなシュラウド取り替え向けに開発された作業用足場があり、ジェットポンプの取り替え作業などを可能にしている。
【０００５】
ところで、近年、原子力発電プラントの安全を確保するために、原子炉内構造物の表面にレーザー光や超音波を照射して、残留応力の改善、亀裂の補修などを行う炉内予防保全技術の開発が進んでおり、ポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどの技術が実用化されている。
【０００６】
この炉内予防保全技術は、炉内構造物の材料表面を塑性変形させ、引張り残留応力を圧縮応力に変えることにより、応力腐食割れの要因の一つである溶接時の引張り残留応力を除去して溶接部近傍の応力腐食割れを未然に防止する技術である。
【０００７】
このようなポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどを用いた応力改善施工は、通常の定期点検の一環として行われる。その場合には、原子炉圧力容器の上方から遠隔操作によってピーニングヘッドや回収ホースを降ろし、原子炉内構造物の応力改善箇所にピーニング処理を施工している。
【０００８】
ところが、原子炉圧力容器底部にある炉内構造物で応力改善が必要な箇所には、原子炉圧力容器の上からの遠隔操作ではアクセスが困難となる。このような箇所への予防保全作業を行うには、原子炉圧力容器の底部に作業用足場を確保して施工することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１７８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、原子炉圧力容器底部に設置される従来の作業用足場は、原子力発電プラントの新規建設向けや、炉心シュラウドの取替のために専ら構築される足場であり、ジェットポンプの据え付け作業等には適しているが、原子炉圧力容器底部にある炉内構造物へのポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどの処理作業を行うのは困難であった。従来型の作業用足場では、ポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどの炉内予防保全処理を施工するために、ピーニングヘッドなどを施工対象箇所にアクセスできる構造になっていなかったからである。
【００１１】
このため、シュラウドの取替に伴う諸作業と並行して原子炉圧力容器底部の炉内予防保全作業を実施することができず、また、炉内予防保全作業専用の足場を別途構築しなければならないといった問題があった。
【００１２】
本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、原子炉圧力容器底部に設置される従来型の作業用足場で行っていた作業に加えて、ポータブルレーザピーニング、超音波ショットピーニングなどの炉内予防保全処理の施工作業をも同時進行的に並行して行えるようにする原子炉圧力容器底部の作業用足場を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明は、原子炉圧力容器内部の底部に設置され、作業員の足場を形成する作業用足場であって、前記原子炉圧力容器の底部に設置されている制御棒駆動ハウジングまたはスタブチューブの任意の１本の上端部に着脱可能であり、当該制御棒駆動ハウジングまたはスタブチューブ１本に対して一つを独立に拘束可能な単体足場を作業用足場の最小単位として、前記単体足場を複数組み合わせて作業用足場を構築したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、原子炉圧力容器の炉底部での作業に必要な足場を簡易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による原子炉圧力容器底部の作業用足場を構成する単体足場を裏側から表した平面図である。
【図２】同原子炉圧力容器底部の作業用足場を構成する単体足場の一部断面側面図である。
【図３】図１の単体足場を４つ一組で足場を構成した例を示す平面図である。
【図４】単体足場とともに原子炉圧力容器底部の作業用足場を構成する外周足場示す平面図である。
【図５】単体足場と外周足場とを組み合わせて原子炉圧力容器底部の全面に構築した作業用足場の平面図である。
【図６】図５の作業用足場を利用した原子炉圧力容器底部での作業例を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による原子炉圧力容器底部の作業用足場の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１７】
第１実施形態
図１は、本実施形態による作業用足場を構成する炉底部単体足場を上から表した図である。図２は炉底部単体足場の断面を示す図である。
【００１８】
図１並びに図２において、参照番号１０は、炉底部単体足場を示している。この炉底部単体足場１０は、原子炉圧力容器底部に構築される作業用足場の最小単位となる足場である。炉底部単体足場１０は単独でも足場としての機能を有するとともに、複数の炉底部単体足場１０を組み合わせて敷設することによって、多様な作業に対応可能な足場を構築することができる。
【００１９】
炉底部単体足場１０は、作業員が乗って作業をしたり、また作業に必要な機材を載せる足場となる天板１２を含む。この天板１２の裏面には円筒部１４が接合されている。この円筒部１４は、原子炉圧力容器の炉底部に林立状態で多数設置されている制御棒駆動機構ハウジング（以下、ＣＲＤハウジング１６と記載する）の上端部に着脱自在に嵌合するようになっている。ＣＲＤハウジング１６は、スタブチューブ１９によって支持されている。
【００２０】
天板１２には、正方形同一サイズの鋼板が用いられており、天板１２の上面は突起物や窪みのないフラットな面になっている。この実施形態では、天板１２の４辺各辺には所定の曲率をもって凹んだ逃げ部１７が形成されている。また、天板１２の４隅のうち一部にも、所定の曲率をもって凹む逃げ部１８が形成されている。
【００２１】
円筒部１４は天板１２の下面に接合されており、天板１２の中心が円筒部１４の軸線上に位置するようになっている。この円筒部１４は、短円筒状の鋼管からなる。円筒部１４は、ＣＲＤハウジング１６の上端部に着脱自在に嵌合可能なように、ＣＲＤハウジング１６の外径よりも若干大きな内径を有している。炉底部単体足場１０は、その円筒部１４をＣＲＤハウジング１６の上端部に嵌合させるだけでＣＲＤハウジング１６によって支持される。天板１２には作業員が乗って作業をし、また作業に必要な機材、各種装置が載せられるので、天板１２が傾かないように、円筒部１４とＣＲＤハウジング１６との嵌め合いが調整されている。また、この実施形態では、円筒部１４の内周面を覆うようにして、プラスチック等を材質とする円筒状の緩衝材２０が同軸に接合されている。この緩衝材２０は、円筒部１４の内周面がＣＲＤハウジング１６の外周面と金属同士で直接こすれ合うのを防止している。
【００２２】
図２に示されるように、天板１２の各４辺外縁には、天板１２の上面から直角に垂下するようにつば２２が形成されている。ただし、これらのつば２２は、逃げ部１７、１８のある部位には形成されていない。また、天板１２には、強度および剛性を高めるための補強リブ２４が天板１２の対角線に沿って円筒部１４から天板１２の四隅に延びるように接合されている。
【００２３】
このような天板１２、円筒部１４の材料には、異種金属接触による材料の腐食防止を考慮して、ＣＲＤハウジング１６の材料と同じステンレスを用いることが好ましい。
【００２４】
また、炉底部単体足場１０の全体重量は、作業員一人が取り扱って容易にＣＲＤハウジングに着脱することが可能な程度の重量に抑えられている。その一方で、天板１２をはじめとして円筒部１４、補強リブ２４の各構成部材は、足場で作業する作業員の体重および載せる各種装置の重量を見積もった上で、炉底部足場として必要十分な剛性、強度を確保できるだけの肉厚を有している。
【００２５】
次に、図３、図４は、炉底部単体足場１０をそれぞれ隣り合ったＣＤＲハウジング１６の上端部に取り付け、４つ一組で一つの作業用足場を敷設した例を示す。
【００２６】
隣り合う炉底部単体足場１０同士では、天板１２の外縁にあるつば２２は隣の天板１２のつば２２に向かいあうように近接している。天板１４の外縁にある逃げ部１７も向き合うことで隙間が形成されることになるが、この隙間は落下物防止のために閉塞板３２によって塞がれるようになっている。また、天板１４の隅にある逃げ部１８も寄せ集まって穴を形成するが、この穴は蓋部材３３で塞がれる。
【００２７】
本実施形態による原子炉圧力容器底部の作業用足場は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
【００２８】
本実施形態の炉底部単体足場１０は、原子炉圧力容器底部における作業用足場の最小単位となり、この炉底部単体足場１０は、図１に示されるように、１本のＣＲＤハウジング１６に対して１つが設置される。
【００２９】
ＣＲＤハウジング１６に炉底部単体足場１０を設置するには、炉底部単体足場１０の円筒部１４をＣＲＤハウジング１６の上端部に上から嵌合させながら降ろすだけでよい。そうすると、炉底部単体足場１０は、天板１２の下面がＣＲＤハウジング１６の上端面に当接する形で着座する。この状態で、円筒部１４の内周面は緩衝材２０を介してＣＲＤハウジング１６の外周面によって精度よく拘束されるので、ガタついたりすることはない。
【００３０】
作業が終了して、炉底部単体足場１０をＣＲＤハウジング１６から取り外す場合には、天板１２の逃げ部１７の部分を取っ手にすることができるので、ここを掴むことで持ち上げ易くなる。そして、単に持ち上げるだけで、炉底部単体足場１０をＣＲＤハウジング１６から抜き取ることができる。
【００３１】
原子炉圧力容器炉底部における実際の作業では、図３に示したように、作業に必要な足場面積を確保するために炉底部単体足場１０を隣り合わせて複数設置することになる。
【００３２】
例えば、ポータブルレーザピーニングや超音波ショットピーニングなどの炉内予防保全処理作業を行うには、作業と機材の設置に必要なスペースを確保するのに十分な数の炉底部単体足場１０をＣＲＤハウジング１６の上に敷設することで、これらの炉内予防保全処理作業を行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態の炉底部単体足場１０が適される作業の範囲は広く、例えば、インコアモニタハウジングの開先加工やインコアモニタ案内管の溶接といった溶接作業についても、作業に必要な広さの足場を複数の炉底部単体足場１０を組み合わせて簡易に構築することができる。
【００３４】
炉底部単体足場１０の天板１２の四辺にある逃げ部１７や四隅の逃げ部１８は、インコアモニタハウジングの開先加工やインコアモニタ案内管の溶接を行う際に、溶接装置の回転装置との干渉や、インコアモニタ案内管との干渉を防ぐ空間としても機能する。また、これらの施工の際の振動により、炉底部単体足場１０が回転しようとしても、隣合う炉底部単体足場１ではつば２２同士がぶつかりあって回転は阻止される。
【００３５】
さらに、本実施形態の炉底部単体足場１０は、天板１２と円筒部１４を組み合わせただけのシンプルな構造であり、従来の足場に較べて安価に製作することができる。そして、炉底部単体足場１０を足場の基本単位にして、複数を組み合わせる構成を採用しており、ひとつひとつの炉底部単体足場１０はコンパクト、かつ軽量化することができるため、原子炉圧力容器の炉底部への搬出入性に優れ、また、足場を組む際の作業性に優れている。また、作業が完了して足場を廃棄する際にも、大掛かりな切断などをすることなしにキャスクに入れて廃棄することができる。なお、以上の実施形態では、炉底部単体足場１０をＣＲＤハウジング１６に対して取り付けた例を示したが、ＣＲＤハウジング１６の替わりにスタブチューブ１本に対して炉定部単体足場１０を取り付けるようにすることも可能である。
【００３６】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による原子炉圧力容器底部の作業用足場について、図４乃至図６を参照しながら説明する。
【００３７】
この第２実施形態は、多数の炉底部単体足場１０を原子炉圧力容器の炉底部全体にわたって敷き詰めることで、作業用足場を構築するようにした実施の形態である。
【００３８】
炉底部単体足場１０は、方形の天板１２を組み合わせた形の足場になり、また、ＣＲＤハウジング１６が林立しているところに設置されるので、炉底部の外周側での足場には適さないが、図５に示されるように、外周足場４０と組み合わせて、原子炉圧力容器炉底部のほぼ全面を覆う足場を形成することができる。
【００３９】
外周足場４０は、シュラウドサポートレグ４２の設置位置より内側に配置されている。この外周足場４０は、図４に示されるように、複数枚のステンレスパネルを組み合わせて、原子炉圧力容器の炉底部の周壁に沿った環状の足場を形成している。
【００４０】
外周足場４０を構成するステンレスパネルは、炉底部単体足場１０とは異なって、ＣＤＲハウジング１６の配置状況に対応させて、いろいろな平面形状のパネルが用いられている。この実施形態では、円環状の外周足場４０の内側には、開口４３が大きく形成されている。この開口４３の輪郭形状は、炉底部単体足場１０の組み合わせによる足場の輪郭形状に対応するようになっている。
【００４１】
開口４３の輪郭形状は、単純な方形ではなく、図４に示されるように、ところどころに炉底部単体足場１０の１個分、または数個分の矩形が欠けた形状を有している。これは、足場を撤去するときに、インコアモニタ案内管スタビライザとの干渉を考慮しているからである。
【００４２】
次に、図５は、外周足場４０を原子炉圧力容器５０の炉底部に取り付けてから、開口４３に臨んで多数林立しているＣＲＤハウジング１６一本一本の上端部に、炉底部単体足場１０を設置し、開口４３全体を覆うように炉底部単体足場１０を敷き詰めた例を示す。
【００４３】
原子炉の出力によってＣＲＤハウジング１６の設置本数は異なるが、出力５０万ｋｗ程度の沸騰水型原子炉には、９０本程度のＣＲＤハウジング１６とスタブチューブがある。したがって、ＣＲＤハウジング１６の配置状況に応じて、敷き詰める炉底部単体足場１０の数量も適宜決まってくるが、開口４３全体を炉底部単体足場１で覆うのに必要十分な数のＣＲＤハウジング１６は設置されていると考えられる。
【００４４】
以上のような第２実施形態によれば、外周足場４０と組み合わせるようにして、原子炉圧力容器５０の炉底部に林立しているＣＲＤハウジング１６に炉底部単体足場１０を敷き詰めることにより、炉底部のほぼ全面を覆う作業用足場を構築することができる。
【００４５】
このような炉底部全面を覆う作業用足場によって、炉内構造物据付直前まで一貫して使用可能なシュラウド取替工事用の足場が形成される。そして、必要に応じて、任意の箇所で炉底部単体足場１０を取り外し、そこにはジェットポンプ据付架台などが設置される。
【００４６】
ここで、図６は、外周足場４０と組み合わせて、原子炉圧力容器５０の炉底部のほぼ全面を覆う作業足場を利用して、複数の作業を同時並行的に進めている様子を表した図である。
【００４７】
この図６は、炉内予防保全技術の代表例として、ポータブルレーザピーニングによるＣＲＤハウジング１６またはスタブチューブの溶接部表面改質と、シュラウド取替に伴う作業であるシュラウドサポートリング４５の開先加工を同時並行的に進行させている例である。
【００４８】
ポータブルレーザピーニングによるＣＲＤハウジング１６またはスタブチューブの溶接部表面改質作業は、炉底部足場の中央部が主な作業領域になる。ポータブルレーザピーニング施工装置５２を設置し、また施工箇所のＣＲＤハウジング１６では、設置してあった炉底部単体足場１０を取り外して、ピーニングヘッドを改質処理面にまで到達させる。ポータブルレーザピーニングは、水環境の中で施工されるため、施工と同時に汚れた水が発生する。この汚れた水の排出するために、炉底部単体足場１０の下には水中ポンプ５４が設置されている。この水中ポンプ５４にて原子炉圧力容器５０の底部に溜まる汚れた水をＣＲＤハウジング１６を通して排水する。溶接部にピーニングを行っている間、清浄な水は、ポータブルレーザピーニング施工装置５２を通して、新たな施工箇所近傍に供給される。
【００４９】
このような保内予防保全技術施工作業と並行して、炉底部足場の外周側では、レーザピーニング作業との干渉を回避しながら、シュラウドサポートリング４５の開先作業が進められる。なお、図６には示していないが、シュラウドサポートレグ４２等の溶接部の表面改質を超音波ショットピーニングで施工する際も、施工箇所の炉底部単体足場１０または外周足場４の一部を取り外すことにより、同時並行で作業を進めることができる。
【００５０】
以上のようにして、外周足場４０とともに炉底部単体足場１０を敷き詰めることによって、原子炉圧力容器５０の炉底部において、炉内予防保全技術の施工などを含めて複数の作業を同時進行できるので、シュラウド取替工事などの工期を短縮することが可能になる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本考案の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００５２】
１０…炉底部単体足場、１２…天板、１４…円筒部、１６…ＣＲＤハウジング、１７…逃げ部、１８…逃げ部、１９…スタブチューブ、２０…緩衝材、２２…つば、２４…補強リブ、４０…外周足場、４３…開口、４５…シュラウドサポートリング、５０…原子炉圧力容器、５２…ポータブルレーザピーニング施工装置、５４…水中ポンプ
【図１】
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【図２】
2015045534.tif 000004
【図３】
2015045534.tif 000005
【図４】
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【図６】
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【図５】
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