(57)【要約】【課題】例えば沸騰水型原子炉の炉心内に設けられた燃料ウォータロッドのようなパイプ形状の部材を、より短時間で確実に切断することができるパイプ切断装置である。【解決手段】パイプ切断装置１は、ストッパ機能を設けたパイプ切断手段８とパイプ切断手段受け部６が向かい合う状態で設けられたパイプ設置部５を有する。パイプ設置部５にパイプ状被切断材９を設置し、パイプ切断手段８をパイプ切断手段受け部６側に接近させてパイプ状被切断材９を切断する場合、ストッパ機能がパイプ切断手段受け部６に接触することにより、パイプ切断手段８の切断駆動を停止させるようにした構成である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストッパ機能を設けたパイプ切断手段とパイプ切断手段受け部が向かい合う状態で設けられたパイプ設置部を有し、このパイプ設置部にパイプ状被切断材を設置し、前記パイプ切断手段をパイプ切断手段受け部側に接近させて前記パイプ状被切断材を切断する場合、前記ストッパ機能がパイプ切断手段受け部に接触することにより、前記パイプ切断手段の切断駆動を停止させたことを特徴とするパイプ切断装置。
【請求項２】
前記パイプ設置部にパイプ位置決め手段を設け、このパイプ位置決め手段でパイプ状被切断材を位置決め固定し、固定された前記パイプ状被切断材が前記パイプ切断手段により切断されるようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ切断装置。
【請求項３】
前記パイプ状被切断材の内部に、柱状部材を挿入し、前記パイプ状被切断材とともに柱状部材を切断するようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ切断装置。
【請求項４】
前記パイプ切断手段の切断駆動速度を調整し、前記パイプ状被切断材を押しつぶしてから切断するようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイプ切断装置。
【請求項５】
前記パイプ切断手段に用いる材料の硬度が前記パイプ切断手段受け部の材料の硬度より大きく、かつ前記パイプ切断手段受け部の硬度が前記パイプ状被切断材の硬度より大きい構成としたことを特徴とする請求項１記載のパイプ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプ状被切断材を切断するためのパイプ切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパイプ切断装置として、特開平７−５２８９号公報に記載されたものがある。
【０００３】
従来のパイプ切断装置ａは、図１０および図１１に示すようにコ字状の切込部ｂを端部に有する柱形状のボディｃの内部にピストン刃ｄと挟持用ピストンｅを切込部ｂに進退自在に並設した構成である。また、切込部ｂのピストン刃ｄと挟持ピストンｅに向かい合う受部には、ピストン刃用受け座ｆおよび挟持ピストン用受け座ｇがそれぞれ設けられる。
【０００４】
パイプ状被切断材ｈは切込部ｂにおいて、挟持ピストンｅと挟持ピストン用受け座ｇで挟持されることにより固定される。そして、ピストン刃ｄを押し出し、ピストン刃用受け座ｆで受けることにより固定したパイプ状被切断材ｈが切断される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パイプ状被切断材の例として、沸騰水型原子炉の炉心内に複数個装荷される燃料集合体の燃料ウォータロッドがある。
【０００６】
沸騰水型原子炉の炉水給水系には、経年原子炉の寿命延長計画の一環として、連続水素注入が実施される。このため、水素注入下で高燃焼度まで照射される燃料集合体の水素貯蔵量が増加する。しかし、水素貯蔵量の増加はジルカロイ材の材料強度の劣化要因である。
【０００７】
燃料ウォータロッドはジルカロイ材を含むパイプ形状の部材である。このため、燃料ウォータロッドの材料強度あるいは材料強度特性を調査し把握するために、サンプルとなる材料を切断し採取する必要がある。
【０００８】
そこで、従来のパイプ切断装置ａの利用が考えられる。
【０００９】
しかし、燃料ウォータロッドは沸騰水型原子炉の炉心内に設けられ、かつ中性子が照射された状態であるため、作業者が直接燃料ウォータロッドに接近し切断することができない。したがって作業エリアからの遠隔操作による炉水中での切断となる。また、作業時間の増加は、作業者の被爆量増加につながる恐れがあり、好ましくない。
【００１０】
このため、より短時間で正確かつ確実に燃料ウォータロッドを切断することが可能なパイプ切断装置により切断作業を実施し、作業時間を短縮させることが必要がある。
【００１１】
本発明は上述した事情に対処するためになされたものであり、例えば沸騰水型原子炉の炉心内に設けられた燃料ウォータロッドのようなパイプ形状の部材を、より短時間で確実に切断することができるパイプ切断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るパイプ切断装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、ストッパ機能を設けたパイプ切断手段とパイプ切断手段受け部が向かい合う状態で設けられたパイプ設置部を有し、このパイプ設置部にパイプ状被切断材を設置し、前記パイプ切断手段をパイプ切断手段受け部側に接近させて前記パイプ状被切断材を切断する場合、前記ストッパ機能がパイプ切断手段受け部に接触することにより、前記パイプ切断手段の切断駆動を停止させたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るパイプ切断装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記パイプ設置部にパイプ位置決め手段を設け、このパイプ位置決め手段でパイプ状被切断材を位置決め固定し、固定された前記パイプ状被切断材が前記パイプ切断手段により切断されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係るパイプ切断装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記パイプ状被切断材の内部に、柱状部材を挿入し、前記パイプ状被切断材とともに柱状部材を切断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係るパイプ切断装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記パイプ切断手段の切断駆動速度を調整し、前記パイプ状被切断材を押しつぶしてから切断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明に係るパイプ切断装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、前記パイプ切断手段に用いる材料の硬度が前記パイプ切断手段受け部の材料の硬度より大きく、かつ前記パイプ切断手段受け部の硬度が前記パイプ状被切断材の硬度より大きい構成としたことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるパイプ切断装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明に係るパイプ切断装置の実施形態を示す正面図、図２は図１に示すパイプ切断装置の上面図、また、図３は図２に示すパイプ切断装置のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】
パイプ切断装置１は、内部に２個のシリンダ２、３を直列に設けた円筒状のボディ４に切欠きを設け、この切欠き部をパイプ設置部５とした構成である。このとき、シリンダ２はパイプ設置部５に近い側、シリンダ３はパイプ設置部５から遠い側とされる。
【００２０】
パイプ設置部５のシリンダ２と反対側には、パイプ切断手段受け部である凸形状の刃受け６が、また、刃受け６に向かい合う位置となるシリンダ２が具備するピストン７には、パイプ切断手段である切断刃８がそれぞれ設けられる。
【００２１】
さらに、パイプ設置部５には、パイプ状被切断材である燃料ウォータロッド９のパイプ位置決め手段として位置決め用ガイド１０が設けられる。
【００２２】
また、ボディ４の外表面にはセットあるいは吊設用として複数のアイボルト１１が設けられ、パイプ切断装置１は、ワイヤ等の吊設手段により例えば、原子炉の炉水１２内に降下され、吊設支持される。
【００２３】
一方、ボディ４の別の部位には水圧供給口１３が設けられ、炉水１２をシリンダ２，３内部へ供給することができるように構成される。
【００２４】
次に、切断刃８の駆動方法について説明する。
【００２５】
シリンダ２内部のピストン７の切断刃８が設けられない側に、水圧供給口１３から炉水１２が供給されると、ピストン７は切断刃８とともに、パイプ設置部５側に軸方向に駆動する。このときシリンダ３内部の炉水１２はボディ４外部への流出入が可能な状態とされる。
【００２６】
また、シリンダ２内部にはピストンストッパ部１４が設けられ、ピストン７のパイプ設置部５側への駆動がピストンストッパ部１４で停止するようにされる。このため、ピストン７と一体となった切断刃８の駆動が、燃料ウォータロッド９の切断に必要な駆動量を超えることを防止し、切断刃８が刃受け６に過剰な圧力で接触することによる刃受け６および切断刃８の損傷あるいは磨耗を防ぐことができる。
【００２７】
一方、シリンダ３内部のピストン１５のパイプ設置部５側に、水圧供給口１３から炉水１２が供給されると、ピストン１５と接続されたピストン７は切断刃８とともに、パイプ設置部５から離れる方向に軸方向に駆動する。このときシリンダ２内部の炉水１２はボディ４外部への流出入が可能な状態とされる。
【００２８】
すなわち、シリンダ２，３の内部に、ボディ４に設けられた水圧供給口１３から炉水１２を供給することで、ピストン７とともに切断刃８を軸方向に往復駆動させることができる。また、切断刃８の往復運動は図示しない作業エリアから遠隔操作することができる。
【００２９】
パイプ切断装置１では、原子炉の炉水内の任意の位置に設置した状態で、パイプ状被切断材である燃料ウォータロッド９を、位置決め用ガイド１０によりパイプ設置部５の正確な位置に位置決めし、作業エリアからの遠隔操作により切断刃８を往復運動させ、燃料ウォータロッド９を切断することができる。
【００３０】
また、刃受け６の材料には燃料ウォータロッド９よりも硬い合金工具鋼が、切断刃８の材料には刃受け６よりさらに硬い超硬合金がそれぞれ使用される。このため、刃受け６の磨耗あるいは損傷の発生が抑制され、単一の切断刃８を交換することなく多数回にわたる切断が可能である。
【００３１】
次に、切断刃８の形状について説明する。
【００３２】
図４は図１に示す切断刃８の正面図、図５は図４に示す切断刃８の下面図、図６は図４に示す切断刃８の左側面図である。
【００３３】
切断刃８は円盤状部材２０の片面側に刃部２１が設けられた構成である。刃部２１の一端にはストッパ機能である平坦部２２が、他端には面取部２３が設けられる。また、円盤状部材２０には複数の取付用穴２４が設けられる。
【００３４】
切断刃８は、面取部２３がボディの切欠き側となる向きで、取付用穴２４によりピストン７に設けられる。このため、面取部２３は燃料ウォータロッド９のパイプ設置部５への挿入簡易性を良くして作業性を向上させる。
【００３５】
また、切断刃８を刃受け６側に移動させると、平坦部２２が刃受け６に接触し、この状態で切断刃８の移動が停止するため、刃部２１の刃先あるいは刃受け６が損傷や磨耗するのを防ぐことができる。
【００３６】
すなわち、切断刃８は、面取部２３を設けることにより、燃料ウォータロッド９のパイプ設置部５への挿入簡易性を向上させ、さらに、平坦部２２を設けることにより、刃先と刃受け６との衝突損傷を抑制し、切断刃８および刃受け６を交換することなく確実に燃料ウォータロッド９の切断作業を可能とするため、作業時間を短縮させることができる。
【００３７】
次に、被切断材である燃料ウォータロッド９の形状について説明する。
【００３８】
図７は燃料ウォータロッド９の正面図である。
【００３９】
燃料ウォータロッド９は、パイプ形状の部材であり、両端は燃料集合体のタイプレートと係合するため、中央部よりも細い。また、内部に冷却材を流すため複数の穴３０が設けられる。
【００４０】
次に、燃料ウォータロッド９の切断方法について説明する。
【００４１】
図８はパイプの切断荷重線図であり図９はパイプの内部に丸棒を入れたパイプの切断荷重線図である。
【００４２】
図８および図９において、縦軸は荷重、横軸は伸びを示す。
【００４３】
図８より、パイプの切断荷重は約２２トンである。この荷重はパイプが押しつぶされて板状になった部材の切断荷重を意味する。
【００４４】
一方、図９より、内部に丸棒を入れたパイプの切断荷重は約１５トンであり、パイプの切断荷重より小さい。また、内部に丸棒を入れたパイプの切断荷重線は２つの極大値をもつ。
【００４５】
これは、内部に丸棒を入れたパイプの切断の場合は、切断速度が十分遅ければ、まずパイプが丸棒の太さ程度になるまでつぶれ、次に、丸棒の太さ程度となったパイプとともに丸棒が切断されるというように段階的に切断され、切断に必要な荷重が分散されるからである。
【００４６】
すなわち、切断速度を調整し十分遅くして、丸棒の太さ程度となったパイプとともに丸棒を切断する方が、パイプが押しつぶされて板状になった部材の切断荷重よりも低い。
【００４７】
したがって、パイプ状被切断材である燃料ウォータロッド９を切断する場合、内部に柱状部材として丸棒を挿入して切断する。また、燃料ウォータロッド９が段階的に、すなわち丸棒の太さ程度につぶれ、その後切断されるように、切断速度すなわち切断刃８の駆動速度が十分に遅くなるように調整する。これにより低荷重で切断可能となり、必要とされる荷重発生量を低減できるため、パイプ切断装置１の小型化が図れる。
【００４８】
また、燃料ウォータロッド９の切断速度を調整し、燃料ウォータロッド９が丸棒の太さ程度につぶれてから切断されるため、丸棒あるいは切断した燃料ウォータロッド９が炉水１２内で飛散し回収が困難になる恐れがない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係るパイプ切断装置においては、切断刃に平坦部を設けることにより刃先および刃受けの損傷、磨耗を抑制するため、交換する必要がなく確実に切断作業が行うことができ、さらに作業時間を短縮することができる。
【００５０】
また、燃料ウォータロッドを位置決めするための位置決め用ガイドを設けたため、正確な位置での切断作業が可能であり、水中遠隔での作業性を向上させ、さらに、作業時間を短縮させることができる。
【００５１】
また、燃料ウォータロッドの内部に丸棒を挿入させた状態で切断することにより、切断および切断に必要な荷重が段階的に分散されるため、必要発生荷重が小さくなり切断装置の小型化が図れる。
【００５２】
また、燃料ウォータロッドが丸棒の太さ程度につぶれてから切断されるため、丸棒あるいは切断した燃料ウォータロッドが炉水内で飛散し回収が困難になる恐れがない。
【００５３】
また、切断刃の材質を燃料ウォータロッドよりも硬い超硬合金とし、かつ、刃受けの材質を超硬合金より硬度が低く燃料ウォータロッドよりも硬い材料を用いるため、摩耗が少なく単一の切断刃で交換することなく多回数の切断が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパイプ切断装置の実施形態を示す正面図。
【図２】図１に示すパイプ切断装置の上面図。
【図３】図２に示すパイプ切断装置のＡ−Ａ断面図。
【図４】図１に示す切断刃の正面図。
【図５】図４に示す切断刃の下面図。
【図６】図４に示す切断刃の左側面図。
【図７】燃料ウォータロッドの正面図。
【図８】パイプの切断荷重線図。
【図９】パイプの内部に丸棒を入れたパイプの切断荷重線図。
【図１０】従来のパイプ切断装置の構成図。
【図１１】図１０のパイプ切断装置をＡ−Ａ矢視方向からみた上面図。
【符号の説明】
１　パイプ切断装置
２、３　シリンダ
４　ボディ
５　パイプ設置部
６　刃受け
７　ピストン
８　切断刃
９　燃料ウォータロッド
１０　位置決め用ガイド
１１　アイボルト
１２　炉水
１３　水圧供給口
１４　ピストンストッパ部
１５　ピストン
２０　円盤状部材
２１　刃部
２２　平坦部
２３　面取部
２４　取付用穴
【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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