(57)【要約】【課題】ジェットポンプ計測配管の原子炉内での補修を、低コストかつ短納期で多数のプラントにて行なう。【解決手段】原子炉内の炉水中に配設されたジェットポンプに固着されたジェットポンプ計測配管３の水中溶接補修方法であって、ジェットポンプ計測配管３を、その破断部や亀裂等の損傷部の軸方向両側にて放電加工により切断し、この損傷部を含む配管の一部を除去する工程と、このジェットポンプ計測配管３の両切断端部を溶接用スリーブ８内にそれぞれ挿入させる工程と、これら挿入部に対応する溶接用スリーブ８の外周面に、シールドガスｓｇを供給して炉水を排除しつつレーザ光を周方向に照射することにより、この溶接用スリーブ８とジェットポンプ計測配管挿入部とを周方向にレーザ溶接する工程と、を具備している。【選択図】  図１
2004209515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内の炉水中に配設されたジェットポンプに接続されたジェットポンプ計測配管の水中溶接補修方法であって、
上記ジェットポンプ計測配管を、その損傷部の軸方向両側にて放電加工により切断し、この損傷部を含む配管の一部を除去する工程と、
このジェットポンプ計測配管の上記両切断端部を溶接用スリーブ内にそれぞれ挿入させる工程と、
これら挿入部に対応する溶接用スリーブの外周面に、シールドガスを供給して炉水を排除しつつレーザ光を周方向に照射することにより、この溶接用スリーブとジェットポンプ計測配管挿入部とを周方向にレーザ溶接する工程と、
を具備していることを特徴とするジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項２】
上記溶接用スリーブはＳＵＳ３０８Ｌであることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項３】
上記レーザ光はパルス発振レーザから出力されたものであることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項４】
上記レーザ光の照射位置は上記溶接用スリーブとジェットポンプ計測配管の各端部であることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項５】
上記レーザ溶接工程は、１箇所以上の多パス溶接により複数箇所溶接の工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項６】
上記レーザ溶接工程は、レーザ光を溶接用スリーブの一周を２回以上に分けて照射する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項７】
上記溶接用スリーブ内に上記ジェットポンプ計測配管の両切断端をそれぞれ挿入する工程の前に、レーザ溶接該当部の配管外周面の酸化膜を除去する工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項８】
上記ジェットポンプ計測配管の外径と上記溶接用スリーブの内径の隙間を１．０ｍｍ未満にすることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項９】
上記ジェットポンプ計測配管と上記溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の前に、レーザ光で配管とスリーブを溶接により仮付けすることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項１０】
上記ジェットポンプ計測配管と溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の前に、溶融しない入熱に設定したレーザ光を上記溶接用スリーブに照射することにより、この溶接用スリーブを熱収縮させ、このジェットポンプ計測配管に締め付け、固定させる工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項１１】
上記ジェットポンプに上記ジェットポンプ計測配管を固定するブロックと、上記ジェットポンプ計測配管の上記損傷部の両側とを放電加工により切断する工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項１２】
上記溶接用スリーブ内に、ジェットポンプ計測配管の両切断端部を挿入する工程は、まず切断端部のうちの上端部を挿入し、次いでその下端部を挿入する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項１３】
上記ジェットポンプ計測配管と溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の後に、このジェットポンプ計測配管にクランプを、このクランプの端部が上記ジェットポンプに当接した状態で取り付ける工程を具備していることを特徴とする第１項記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法。
【請求項１４】
原子炉内の炉水中に配設されたジェットポンプに接続されたジェットポンプ計測配管の損傷部の軸方向両側を切断してこの損傷部を有する一部を除去した後の両切断端部を、溶接用スリーブ内にそれぞれ挿入せしめてなる当該溶接用スリーブの挿入部外周面に、シールドガスを噴射すると共に、このシールドガスの噴射路と同心状にレーザ光を開口から照射してこの溶接用スリーブと上記ジェットポンプ計測配管の両挿入端部とを相互に溶接するレーザヘッドと、
原子炉内に吊り込まれる溶接装置本体と、
この溶接装置本体に回転自在に装着される一方、上記レーザヘッドが上記溶接用スリーブの回りを回動し得るようにこのレーザヘッドを取り付けている回転部と、
上記レーザヘッドの開口をシャッターにより水密に閉じる一方、上記シールドガスとレーザ光の噴射時にシャッターを開放させるシャッター開閉機構と、
を具備していることを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項１５】
上記レーザヘッドは、上記溶接用スリーブの溶接予定部を回動する際に、この溶接用スリーブの外周面に摺動自在に当接してレーザヘッドの回動方向を案内する倣い機構を具備していることを特徴とする請求項１３記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉炉内構造物のジェットポンプ計測配管の水中レーザ補修溶接方法およびこの方法で使用するレーザ溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＢＷＲ（沸騰水型原子炉）の炉内部品であるジェットポンプ計測配管は、ジェットポンプ内を流れる炉水の流速を計測するため、ジェットポンプのディフューザ近傍に、溶接構造で取り付けられている。そのため、ジェットポンプ計測配管がディフューザの流体振動の影響を受けて、溶接部近傍にて、疲労破壊する場合があった。
【０００３】
そこで、破断したり、亀裂を有するジェットポンプ計測配管の補修方法が必要となり、例えば形状記憶合金製のスリーブを用いる補修工法が知られていた（特許文献１参照）。
【０００４】
次に、図１６を参照して従来の形状記憶合金製スリーブを用いた計測配管の補修工法について説明する。
【０００５】
まず、ジェットポンプディフューザ１に、複数個のブロック２，２，２を介して固定されたジェットポンプ計測配管３に亀裂や破断等の損傷部が発生した場合には、この損傷部の軸方向両側を切断すると共に、その損傷部に溶接されたブロック２ａを切断することにより損傷部を切除する。次に、予め図中上下一対の形状記憶合金製スリーブ４ａ，４ｂの各内端部内に新計測配管５の両端をそれぞれ挿入して固定させてなる当該一対の形状記憶合金製スリーブ４ａ，４ｂの各外端内に、切除した旧計測配管の各切断端部をそれぞれ挿入して１本のジェットポンプ計測配管３に補修する。これら形状記憶合金製スリーブ３ａ，３ｂは所定の原子炉運転温度で記憶している形状に復元されるので、ジェットポンプ計測配管３に強固に固定される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１３９５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法では、１個が例えば数千万円もする高価な形状記憶合金製スリーブ３ａ，３ｂを緊急時に入手することが困難であるうえに、多数を在庫として保有することはコストの面からも製造メーカや客先としても非常に難しい。
【０００８】
本発明はかかる事情を考慮してなされたものであり、ジェットポンプ計測配管の原子炉内での補修を、低コストかつ短納期で多数のプラントにて行なうことができる水中レーザ補修溶接工法およびレーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る発明は、原子炉内の炉水中に配設されたジェットポンプに接続されたジェットポンプ計測配管の水中溶接補修方法であって、上記ジェットポンプ計測配管を、その損傷部の軸方向両側にて放電加工により切断し、この損傷部を含む配管の一部を除去する工程と、このジェットポンプ計測配管の上記両切断端部を溶接用スリーブ内にそれぞれ挿入させる工程と、これら挿入部に対応する溶接用スリーブの外周面に、シールドガスを供給して炉水を排除しつつレーザ光を周方向に照射することにより、この溶接用スリーブとジェットポンプ計測配管挿入部とを周方向にレーザ溶接する工程と、を具備していることを特徴とするジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、上記溶接用スリーブはＳＵＳ３０８Ｌであることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１１】
請求項３に係る発明は、上記レーザ光はパルス発振レーザから出力されたものであることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１２】
請求項４に係る発明は、上記レーザ光の照射位置は上記溶接用スリーブとジェットポンプ計測配管の各端部であることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１３】
請求項５に係る発明は、上記レーザ溶接工程は、１箇所以上の多パス溶接により複数箇所溶接の工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１４】
請求項６に係る発明は、上記レーザ溶接工程は、レーザ光を溶接用スリーブの一周を２回以上に分けて照射する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１５】
請求項７に係る発明は、上記溶接用スリーブ内に上記ジェットポンプ計測配管の両切断端をそれぞれ挿入する工程の前に、レーザ溶接該当部の配管外周面の酸化膜を除去する工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１６】
請求項８に係る発明は、上記ジェットポンプ計測配管の外径と上記溶接用スリーブの内径の隙間を１．０ｍｍ未満にすることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１７】
請求項９に係る発明は、上記ジェットポンプ計測配管と上記溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の前に、レーザ光で配管とスリーブを溶接により仮付けすることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、上記ジェットポンプ計測配管と溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の前に、溶融しない入熱に設定したレーザ光を上記溶接用スリーブに照射することにより、この溶接用スリーブを熱収縮させ、このジェットポンプ計測配管に締め付け、固定させる工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００１９】
請求項１１に係る発明は、上記ジェットポンプに上記ジェットポンプ計測配管を固定するブロックと、上記ジェットポンプ計測配管の上記損傷部の両側とを放電加工により切断する工程を具備していることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００２０】
請求項１２に係る発明は、上記溶接用スリーブ内に、ジェットポンプ計測配管の両切断端部を挿入する工程は、まず切断端部のうちの上端部を挿入し、次いでその下端部を挿入する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００２１】
請求項１３に係る発明は、上記ジェットポンプ計測配管と溶接用スリーブとをレーザ溶接する工程の後に、このジェットポンプ計測配管にクランプを、このクランプの端部が上記ジェットポンプに当接した状態で取り付ける工程を具備していることを特徴とする第１項記載のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を提供する。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、原子炉内の炉水中に配設されたジェットポンプに接続されたジェットポンプ計測配管の損傷部の軸方向両側を切断してこの損傷部を有する一部を除去した後の両切断端部を、溶接用スリーブ内にそれぞれ挿入せしめてなる当該溶接用スリーブの挿入部外周面に、シールドガスを噴射すると共に、このシールドガスの噴射路と同心状にレーザ光を開口から照射してこの溶接用スリーブと上記ジェットポンプ計測配管の両挿入端部とを相互に溶接するレーザヘッドと、原子炉内に吊り込まれる溶接装置本体と、この溶接装置本体に回転自在に装着される一方、上記レーザヘッドが上記溶接用スリーブの回りを回動し得るようにこのレーザヘッドを取り付けている回転部と、上記レーザヘッドの開口をシャッターにより水密に閉じる一方、上記シールドガスとレーザ光の噴射時にシャッターを開放させるシャッター開閉機構と、を具備していることを特徴とするレーザ溶接装置を提供する。
【００２３】
請求項１５に係る発明は、上記レーザヘッドは、上記溶接用スリーブの溶接予定部を回動する際に、この溶接用スリーブの外周面に摺動自在に当接してレーザヘッドの回動方向を案内する倣い機構を具備していることを特徴とする請求項１３記載のレーザ溶接装置を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法の実施形態を複数の添付図面に基づいて説明する。なお、これらの図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１〜図３は本発明の第１の実施形態に係るジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法の工程をそれぞれ示す工程図であり、これらの図に示すようにジェットポンプディフューザ１には複数のブロック２，２，２を介してジェットポンプ計測配管３を固着している。
【００２６】
各ブロック２はジェットポンプのディフューザ１とジェットポンプ計測配管３とに溶接によりそれぞれ固着されている。ジェットポンプは炉水を収容している原子炉である原子炉圧力容器内の図示しない炉心の外周にて周方向に所定のピッチを置いて複数台配設されている。
【００２７】
ジェットポンプ計測配管３には、例えばコ字状のクランプ４を着脱自在に取り付けており、このコ字状クランプ４の上下一対の両突出端部を一対のブロック２の突出端（図１（ａ）では右端）にそれぞれ当接させている。
【００２８】
クランプ４はその図１（ａ）中上下方向中間部にて例えばＣ形状の帯状のクランプ固定装置５の長手方向中間部を固着し、このクランプ固定装置５の長手方向両端部をジェットポンプディフューザ１にそれぞれ固着し、ジェットポンプ計測配管３をこのクランプ４とクランプ固定装置５により支持し固定している。しかし、原子炉によってはこれらクランプ４とクランプ固定装置５を具備していない場合もある。
【００２９】
次に、このように構成されているジェットポンプ計測配管３の一部に破断や亀裂等の損傷が発生した場合に、このジェットポンプ計測配管３を補修するための本発明の第１の本実施形態に係るジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を図１〜図３に基づいて説明する。
【００３０】
（第１工程）
図１（ａ）に示すようにクランプ４とクランプ固定装置５を具備している場合には、クランプ固定装置５をクランプ４の両側における所要の破断箇所５ｘにてＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ：放電加工）法により破断し、クランプ４をクランプ固定装置５から切り離す。
【００３１】
次に、クランプ４の図示しない例えばロック解除ピン等のロック解除手段を図示しない遠隔操作手段により押圧する等のロック解除操作により、クランプ４のジェットポンプ計測配管３を保持している保持機構のロックをそれぞれ解除し、しかる後に、クランプ４をジェットポンプ計測配管３からその径方向へ移動させることにより、このクランプ４をジェットポンプ計測配管３から取り外す。取り外したクランプ４は図示しない遠隔操作手段等により炉外へ吊り出す。
【００３２】
（第２工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、ジェットポンプ計測配管３の破断や破裂等が発生した損傷部３ｘ近傍で固着されているブロック２ｘをこのジェットポンプ計測配管３から切り離すようにＥＤＭ法により切断する。また、ジェットポンプ計測配管３を、損傷部３ｘから軸方向両側へそれぞれ所定長離れた両切断部３ａ，３ｂにてＥＤＭ法により切断し、損傷部３ｘを有する切除配管３ｃを除去し、炉外へ引き上げる。
【００３３】
これにより、ジェットポンプ計測配管３の下部切断箇所３ｂよりも図１（ｂ）中下方のジェットポンプ計測配管３の下部３ｌを支持する手段がなくなり、そのままでは図中下方へ落下してしまうので、この損傷部３ｘを有する切除配管３ｃを切除する前に、炉内に吊り込んだセンシングライン固定ベース６により、ジェットポンプ計測配管３の下部３ｌを予め支持させておく。
【００３４】
センシングライン固定ベース６は隣り合うジェットポンプディフューザ１，１間に吊り込まれて、これら両者間にベース部６ａをほぼ水平に介在させることにより架橋させて固定される。なお、ジェットポンプ計測配管３の上部３ｕは図示しないジェットポンプディフューザ１の上部に固着されたブロックにより固定されている。
【００３５】
図４はこのブロック２をＥＤＭ法により切断するＥＤＭ装置７の一例の正面図である。このＥＤＭ装置７は図示しない例えばオペレーションフロア等から原子炉内に昇降自在に吊り込まれる装置本体７ａに、モータ７ｂと、このモータ７ｂにより回動される回動部７ｃと、この回動部７ｃに装着されたコ字形や箱形等所要形状のＥＤＭ（放電加工）電極７ｄとを配設している。これにより炉外から遠隔制御されるモータ７ｂの回動に応じて回動部７ｃを回動させ、この回動部７ｃの回動によりＥＤＭ電極７ｄを回動させるように構成されている。このために、上記ブロック２やジェットポンプ計測配管３の切除配管３ｃを炉水中でＥＤＭ電極７ｄのアーク放電により切断加工することができる。これら切断作業は炉内に吊り込まれた図示しないＴＶカメラにより撮像した画像を炉外のオペレーションフロア等のモニタで見ながらＥＤＭ装置７を遠隔操作することにより実行される。このＥＤＭ装置７の切断条件の一例は以下の通りである。
【００３６】
【外１】
2004209515.tif 000003
【００３７】
なお、平均電流が２００Ａ以上では安定した切断が困難であり、連続条件では切断速度が遅くなる。ＥＤＭ電極７ｄの電極素材はＣｕ材でも銀タングステンでもよい。
【００３８】
（第３工程）
この後、図２に示すようにジェットポンプ計測配管３の切除配管３ｃの除去跡に溶接用のスリーブ８を取り付ける。すなわち、切除配管３ｃよりも所定長さ長い溶接用スリーブ８の図２中開口上端内に、ジェットポンプ計測配管３の上部切断部３ａを挿入して溶接用スリーブ７を図中上方へ押し込み、この溶接用スリーブ８の図中開口下端とジェットポンプ計測配管３の下部切断部３ｂとの間に所要の間隔が形成されたときに、今後は溶接用スリーブ８を図中下方へ押し込んで溶接用スリーブ７の図中開口下端内に、ジェットポンプ計測配管３の下部切断部３ｂを所定量挿入させる。これにより、ジェットポンプ計測配管３の上部，下部切断部３ａ，３ｂ間に溶接用スリーブ８が外嵌されて仮接続される。
【００３９】
この溶接用スリーブ８のジェットポンプ計測配管３への取付作業は、例えば図２と図５で示すスリーブ取付装置９を使用し、炉内に吊り込まれた図示しないＴＶカメラにより撮像された画像を炉外のオペレーションフロア等のモニタで見ながらこのスリーブ挿入装置９を遠隔操作することにより実行される。
【００４０】
図２，図５に示すようにスリーブ取付装置９は図示しないオペレーションフロア等から炉内に昇降自在に吊り込まれる装置本体９ａに、ジェットポンプ計測配管３を保持・解放自在な複数のチャック部９ｂ，９ｂと、これらチャック部９ｂの保持・解放動作を行うチャック用モータ９ｃ，９ｃと、エア駆動機構９ｄと、スリーブ掴み用モータ９ｅとを配設している。また、装置本体９ａの先端（図２中下端）に、２軸ステージ９ｆを軸方向に伸縮自在でかつ１軸回りに回動自在に設け、この２軸ステージ９ｆに、溶接用スリーブ８を放し自在に掴むスリーブ掴み部９ｇを設けている。また、エア駆動機構９ｄの駆動により２軸ステージ９ｆを軸方向に伸縮させることによりスリーブ掴み部９ｇを軸方向、すなわち、ジェットポンプ計測配管３の軸方向に沿って往復動させるようになっている。
【００４１】
したがって、このスリーブ取付装置９により溶接用スリーブ８をジェットポンプ計測配管３の切除部３ｃに取り付ける場合は、まず、図２に示すようにスリーブ取付装置９を、そのスリーブ掴み部９ｇにより予め溶接用スリーブ８を掴ませた状態で、例えば図示しないオペレーションフロアから炉内に吊り込み、ジェットポンプ計測配管３の近傍に位置決めし、複数のチャック部９ｂ，９ｂによりジェットポンプ計測配管３を掴ませる（保持する）ことにより、このスリーブ取付装置９をジェットポンプ計測配管３に固定させ、溶接用スリーブ８をジェットポンプ計測配管３の切除部３ｃに位置させると共に、軸心を相互に一致させる位置決めを行なう。
【００４２】
次に、エア駆動機構９ｄを駆動して２軸ステージ９ｆを図２中上方へ移動させる。これにより、溶接用スリーブ８の開口上端内にジェットポンプ計測配管３の開口上端３ａが所定量挿入される。このために、溶接用スリーブ８の開口下端とジェットポンプ計測配管３の開口下端３ｂとの間に若干の間隙が形成されたら、今度はエア駆動機構９ｄは軸方向反対側（図２中下方）へ移動させて溶接用スリーブ８の開口下端内に、ジェットポンプ計測配管３の開口下端３ｂを所定量挿入させる。これにより、ジェットポンプ計測配管３の開口上端３ａと開口下端３ｂがほぼ等量溶接用スリーブ８内に挿入されて仮接続される。
【００４３】
（第４工程）
次に図３（ａ）に示すように溶接用スリーブ８を、この溶接用スリーブ８の軸方向両端部内に所定量挿入されているジェットポンプ計測配管３の挿入端部においてレーザ溶接部１０による全厚（貫通）溶接により固着する。
【００４４】
このレーザ溶接部１０を行なうレーザ溶接装置１１の一例は図示しないオペレーションフロア等から炉内に吊り込まれる装置本体１１ａに、回転自在の回転部である回転テーブル１１ｂを配設し、この回転テーブル１１ｂに、レーザ溶接ヘッド１１ｃを設け、回転テーブル１１ｂの回転によりレーザ溶接ヘッド１１ｃをジェットポンプ計測配管３外周回りの全周を回転するようになっている。
【００４５】
図６に示すように、レーザ溶接ヘッド１１ｃはその一部を、集光光学系１１ｄと反射ミラー１１ｅとを収容する収容室１１ｆに形成し、この収容室１１ｆ内の集光光学系１１ｄの一側方（図６では左側方）には収容室１１ｆ内に供給されるシールドガスｓｇの一部をガスジェットｇｊとして開口１１ｈの外面直近を垂直方向に噴射させるガスジェット流路を形成している。また、収容室１１ｆは反射ミラー１１ｅの側方にて所要口径の開口１１ｈを穿設する一方、図６中上端部にはコア径が、例えば０．６ｍｍの光ファイバ１１ｉの出口端部１１ｊのほぼ下半部を貫通させて固定し、この出口端部１１ｊの照射口から収容室１１ｆ内へ照射されたレーザ光１１ｋを集光光学系１１ｅへ照射するようになっている。
【００４６】
光ファイバ１１ｉはその途中で混合器１１ｌを介在させてからＹＡＧレーザ発振器１１ｍに接続している。ＹＡＧレーザ発振器１１ｍはＹＡＧレーザ共振器１１ｎとファイバ入射レンズ１１ｏとを備えており、ＹＡＧレーザ共振器１１ｎから光ファイバ１１ｉへレーザ光１１ｋを出力するようになっている。
【００４７】
また、混合器１１ｌにはシールドガスを充填したガスボンベ１１ｐを配管を介して接続しており、混合器１１ｌでシールドガスとレーザ光１１ｋとを混合してレーザ溶接ヘッド１１ｃへ供給するようになっている。
【００４８】
そして、レーザ溶接ヘッド１１ｃはその開口１１ｈの例えば図中上端部に、外側方（図６中左側方）へ突出する倣い用接触端１１ｑを突設し、押付ばね１１ｒにより倣い用接触端１１ｑが常時溶接用スリーブ８の外周面に当接するように付勢されている。
【００４９】
したがって、この倣い用接触端１１ｑはその先端面を溶接用スリーブ８の外面に当接した状態でレーザ溶接ヘッド１１ｃの回動に伴って溶接用スリーブ８の外面を摺動し、その摺動方向を案内すると共に、レーザ溶接ヘッド１１ｃの開口１１ｈと溶接用スリーブ８の外周面との間隔を常に所定間隔に保つようになっている。
【００５０】
また、図７（ａ），（ｂ）に示すように、レーザ溶接ヘッド１１ｃは開口１１ｈをシャッター１１ｓにより水密に閉じる一方、開放する開閉自在のシャッター機構１１ｔを設けている。図７（ａ）に示すように、シャッター機構１１ｔはその内部に所定圧の動作ガスａｇを供給することによりシャッター１１ｓを図７（ａ）中上方へ上昇させて開口１１ｈを開放させる一方、動作ガスａｇをシャッター機構１１ｔから抜くことによりシャッター１１ｓを降下させて開口１１ｈを水密に閉じるようになっている。
【００５１】
次に、このように構成されたレーザ溶接装置１１により溶接用スリーブ８をレーザ溶接する場合の方法を説明する。
【００５２】
まず、ＹＡＧレーザ発振器１１ｍから発振されたレーザ光１１ｋが光ファイバー１１ｉによってレーザ溶接ヘッド１１ｃの収容室１１ｆへ伝送され、ここで、集光光学系１１ｄにより集光されてから反射ミラー１１ｅによって反射されて開口１１ｈから溶接用スリーブ８の被溶接部の外面に照射される。このとき、シールドガスｓｇがレーザ光１１ｋと共に同心状かつ同時に噴射され、溶接用スリーブ８の溶接部近傍の炉水を排除し、溶接用スリーブ８の外面へレーザ光１１ｋを照射すると、溶接用スリーブ８の肉厚全厚が溶融すると共に、この溶接用スリーブ８内のジェットポンプ計測配管３の両挿入端部３ａ，３ｂの外周部側が溶融し、これら両挿入端部３ａ，３ｂが溶接用スリーブ８の内周面に溶着される。また、このレーザ溶接時、開口１１ｈの上方からガスジェットｇｊが垂直方向へ噴射され、レーザ被照射点から発生する金属蒸気や酸化物などのガス状の溶接ヒュームやスパッタと呼ばれる小球の溶融金属を飛散させる。
【００５３】
さらに、図６で示すようにレーザ溶接ヘッド１１ｃはレーザ光１１ｋやシールドガスｓｇを供給しつつ、回転テーブル１１ｂの回転により、溶接用スリーブ８の外周囲を全周回転し、レーザ溶接部１０を形成する。このとき、倣い用接触端１１ｑを押付けばね１１ｒのばね力により溶接用スリーブ８の外周面に常時弾性的に押付けているために、レーザ光１１ｋの焦点位置が回転中にずれるのを防止ないし低減することができる。なお、ジェットポンプ計測配管３内部と周囲の炉水を分離するため、最低２ヶ所以上の溶接部１５を形成する必要がある。
【００５４】
本実施例のレーザ溶接の条件の一例を以下に示す。
【００５５】
【外２】
2004209515.tif 000004
【００５６】
レーザ溶接には、ＹＡＧレーザ光（波長１．０６μｍ）を用いるが、ＬＤレーザを採用してもよい。このＬＤレーザはＹＡＧロッドなどを用いず、半導体から発振されたレーザ光を集めて、直接溶接部に照射するレーザであり、例えば波長０．７〜０．９μｍのレーザである。
【００５７】
ジェットポンプ計測配管３の母材は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌ等であり、外径φが約１４ｍｍ、肉厚が約２ｍｍである。溶接用スリーブ８は母材と同等材でも良いが、凝固割れを考慮して、例えばＳＵＳ３０８Ｌなどの溶接材を採用してもよい。肉厚はジェットポンプ計測配管３と同程度とし、外径は例えば約１８ｍｍとする。
【００５８】
また、使用するガスは、ＡｒやＨｅなどの不活性ガスの他に、窒素ガスなどを用いてもよい。
【００５９】
レーザ光１１ｋの焦点位置は溶接用スリーブ８の表面上に設定し、そのビーム径はφ０．３〜φ０．８ｍｍとする。溶接用スリーブ８にジェットポンプ計測配管３と共材を採用した場合、フィラーワイヤ（溶加棒）を供給してもよい。
【００６０】
この溶接条件の一例では、溶接用スリーブ８を全厚溶融させ、かつ、計測配管の全厚（貫通溶接）ではなく、一部分以上を溶融させることができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、破断部また亀裂等の損傷部２ｘを有するジェットポンプ計測配管３から、その損傷部２ｘを含む配管の一部を切除する作業と、このジェットポンプ計測配管３の切除管３ｃの切除跡に、炉水中にて溶接用スリーブ８を接続し溶接補修することが可能であるので、準備期間が短く、補修工期の短い健全な溶接補修工法を実現することができる。
【００６２】
さらに、シャッター１１ｓによりレーザ溶接ヘッド１１ｃの開口を水密に閉じるので、レーザ溶接ヘッド１１ｃの収容室１１ｆ内の集光光学系１１ｄや反射鏡１１ｅが炉水により冠水して損傷を与えるのを防止することができると共にシールドガスｓｇの消費を抑制することができる。
【００６３】
（第５工程）
次に図３（ｂ）に示すように、上記補修したジェットポンプ計測配管３のジェットポンプディフューザ１の振動に起因する振動を抑制するために、このジェットポンプ計測配管３に新規クランプ１２を炉外からの遠隔操作により取り付ける。この新規クランプ１２は３箇所の支持部１２ａ，１２ａ，１２ａを突設しており、これら支持部１２ａの先端をジェットポンプディフューザ１に当接することによりジェットポンプ計測配管３の振動を低減するように構成されている。この第５工程により本実施形態に係るジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法の工程は終了する。この新規クランプ１２のジェットポンプ計測配管３を保持する機構とそのロック機構は図１で示すクランプ４とほぼ同様に構成されている。
【００６４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態において図８に示すように、レーザ光の発振パターンを連続発振ではなく、パルス発振に設定する点に特徴があり、次にそのパルスの一例を示す。
【００６５】
【外３】
2004209515.tif 000005
【００６６】
すなわち、レーザパルスの発振周波数が２００Ｈｚ以上では、パルス発振が連続発振に近づき、パルス発振特有の溶接部の溶け込み深さの向上が期待できない。また、デューティが３０％以下においても、スパッタが多発し、溶接部の溶融現象が安定しない。なお、図８で示すレーザパルスはレーザ照射出力が１０００Ｗ、周波数が５０Ｈｚ、デューティ比が５０％の場合のパルスオン幅、パルス周期、パルスピーク出力（２０００Ｗ）、レーザ光平均照射出力（平均出力１０００Ｗ）をそれぞれ示している。
【００６７】
これにより、平均出力の低い溶接条件においても、ジェットポンプ計測配管３と溶接用スリーブ８との補修溶接を可能にすることができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は図９に示すように、レーザ光１１ｋの照射位置を溶接用スリーブ８とジェットポンプ計測配管３の各軸方向端部に設定する点に特徴がある。これにより、溶接用スリーブ８とジェットポンプ計測配管３の溶接後にクレビスを有しない構造を構成することができると共に、耐ＳＣＣ（応力腐食割れ：ｓｔｒｅｓｓ  ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）感受性を低減することができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は図１０に示すようにジェットポンプ計測配管３と溶接用スリーブ８との溶着面積（接合幅Ｗ）が小さい場合は、レーザ溶接部１０の回数をスリーブの軸方向で２回以上に増加させる。この実施形態によれば、レーザ溶接により接合しようとする接合幅Ｗが狭い場合でも、レーザ溶接部１０を２箇所以上形成することができるので、これらレーザ溶接部１０の接合強度を向上させることができる。
【００７０】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は図１１に示すように溶接用スリーブ８の全周溶接を２回以上に分けて行なう点に特徴がある。すなわち、レーザ溶接ヘッド１１ｃの溶接用スリーブ８周りの回動動作が光ファイバ１１ｉや図示しないモータケーブルなどの配線や配管に干渉し、レーザ溶接ヘッド１１ｃが溶接用スリーブ８周りを連続して１周回転できない場合は、その回転を２回以上に分けて、ジェットポンプディフューザ１側の所要位置Ｓ１，Ｓ２からスタートし、その反対側の所要位置Ｅ１，Ｅ２にて溶接を終了する溶接方法を採用する。本実施形態によれば、溶接用スリーブ８の全周にわたり健全なレーザ溶接部１０を確実に形成することができる。
【００７１】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、図１２に示すように有底円筒状の開口端部内周面に研摩材１３を設けた研磨装置１４の開口端部内に、切除後のジェットポンプ計測配管３の上部，下部切断端部３ａ，３ｂをそれぞれ挿入し、研摩させることにより、これら上部，下部切断端部３ａ，３ｂの外面の酸化膜を取り除く。これは運転プラントのジェットポンプ計測配管３は外表面に酸化膜が形成されていることが考えられ、溶接欠陥を発生させる恐れがあるので、その酸化膜を除去するためである。これにより、ブローホールなどの溶接欠陥が発生しない健全なレーザ溶接部１０を確実に形成することができる。
【００７２】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は図１３に示すようにジェットポンプ計測配管３と溶接用スリーブ８のギャップ１５は、例えばオペレーションフロア等から遠隔操作により挿入するため、ゼロにすることはできない。しかし、仮に図１３に示すようにギャップ１５が１ｍｍ以上の大きい場合は、レーザ溶接時の溶融金属がそのギャップ１５内に陥入するため、凹部１６が溶接用スリーブ８の溶接表面に形成され、溶接不良となる。そこで、ジェットポンプ計測配管３の外径と溶接用スリーブ８の内径差（ギャップ１５）は、１ｍｍ未満にすることが必要である。これにより、健全なレーザ溶接部１０を形成することができる。
【００７３】
（第８の実施形態）
本発明の実施形態は図１４に示すように、レーザ溶接を開始する前に、溶接用スリーブ８を所定の溶接位置から移動させないために、レーザ光１１ｋにより仮付け溶接を実施する。この仮付け溶接条件の一例を以下に示す。
【００７４】
【外４】
2004209515.tif 000006
【００７５】
仮付け溶接は、パルス発振でも良い。これによれば、溶接用スリーブ８が所定の溶接位置からずれるのを防止ないし低減できるので、全周にわたり健全なレーザ溶接部１０を形成することができる。
【００７６】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は図１５に示すように溶接用スリーブ８の外面を、レーザ溶接を開始する前に、溶融させないレーザ照射により、溶接用スリーブ８を収縮させて、ジェットポンプ計測配管３に仮固定させる点に特徴がある。これによれば、レーザ溶接時に溶接用スリーブ８がずれるのを防止ないし低減できるので、健全なレーザ溶接部１０を形成することができる。
【００７７】
このレーザ照射条件の一例を以下に示す。
【００７８】
【外５】
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【００７９】
なお、レーザビーム径がφ１ｍｍ以下では溶接用スリーブ８の外表面が溶融され、また、レーザビーム径がφ５ｍｍ以上では、溶接用スリーブ８の熱収縮が期待できない。また上記第２〜第９の実施形態の各特徴点は上記第１の実施形態に対する特徴であって、第１の実施形態の実施を前提とする。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原子炉内の炉水中において、破断部また亀裂等の損傷部を有するジェットポンプ計測配管から当該損傷部を含む配管の一部を切除し、さらに、この配管切除跡に溶接用スリーブを接続して溶接補修することができる。そのために、補修準備期間が短く、かつ補修工期の短い健全な溶接補修を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の第１工程を示す要部正面図、（ｂ）は同第２工程の要部正面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の第３工程の要部正面図。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態の第４工程の要部正面図、（ｂ）は同第５工程の要部正面図。
【図４】図１（ａ），（ｂ）で示す第１，第２工程で使用されるＥＤＭ装置の要部正面図。
【図５】図２で示すスリーブ取付装置の正面図。
【図６】図３（ａ）で示す第４工程で使用されるレーザ溶接装置の構成図。
【図７】（ａ）は図６等で示すレーザ溶接装置のシャッター開状態を示す要部縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）で示すレーザ溶接装置のシャッター閉状態を示す要部縦断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態のレーザ溶接で使用されるパルスレーザの波形図。
【図９】本発明の第３の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態の特徴を示す概略平面図。
【図１２】本発明の第６の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１３】本発明の第７の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１４】本発明の第８の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１５】本発明の第９の実施形態の特徴を示す要部縦断面図。
【図１６】従来のジェットポンプ計測配管の水中レーザ溶接補修方法を示す一部正面図。
【符号の説明】
１  ジェットポンプディフューザ
２  ブロック
３  ジェットポンプ計測配管
４  クランプ
５  クランプ固定装置
７  ＥＤＭ装置
７ｄ  ＥＤＭ電極
８  溶接用スリーブ
９  スリーブ取付装置
１０  レーザ溶接部
１１  レーザ溶接装置
１１ａ  溶接装置本体
１１ｂ  回転テーブル
１１ｃ  レーザ溶接ヘッド
１１ｆ  収容室
１１ｈ  開口
１１ｋ  レーザ光
１１ｑ  倣い接触端
１１ｓ  シャッター
１１ｔ  シャッター機構
１２  新型クランプ
ａｓ  シールドガス
ｓｇ  動作ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004209515.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004209515.tif 000014
【図８】
2004209515.tif 000015
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004209515.tif 000019
【図１３】
2004209515.tif 000020
【図１４】
2004209515.tif 000021
【図１５】
2004209515.tif 000022
【図１６】
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