(57)【要約】【課題】原子炉の定期検査においてストレッチチューブに付着したクラッドを遠隔で容易かつ確実に除去することのできるインターナルポンプの洗浄装置を提供する。【解決手段】原子炉圧力容器（１）の下鏡部（１ａ）に貫設されたインターナルポンプ（６）の電動機部を圧力容器外に取り外し、インペラ（２２ａ）及びポンプシャフト（２２ｂ）を圧力容器内に取り外した状態でストレッチチューブ（２３）の内側面を洗浄する当たり、ストレッチチューブ（２３）の内側の開口端を封止する封止部材（２８）と、ストレッチチューブ（２３）の外側の開口端から挿入される主軸（４０）、主軸（４０）をストレッチチューブの軸芯に支持すると共に、回転可能に支持する支持部材（３２，３４）、主軸（４０）の先端部に装着された電動回転ブラシ（３５）、洗浄水を供給するスプレーノズル（３７）を含んでなる洗浄本体部（洗浄本体部）とを備えたものである。【選択図】  図１
2004191273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の下鏡部に貫設された筒状ケーシングと、前記筒状ケーシングの容器側の内側面に嵌挿されたストレッチチューブと、前記ストレッチチューブに回転自在に装着されると共に、圧力容器側の端部にインペラが装着されたポンプシャフトと、前記筒状ケーシング内で外側方向に延出する前記ポンプシャフトの外周部に装着されて前記ポンプシャフトを回転させる電動機部とを有するインターナルポンプを洗浄するに当たり、前記電動機部を圧力容器外に取り外し、前記インペラ及びポンプシャフトを圧力容器内に取り外した状態で前記ストレッチチューブの内側面を洗浄するインターナルポンプの洗浄装置であって、
前記ストレッチチューブの内側の開口端を封止する封止部材と、
前記ストレッチチューブの外側の開口端から挿入される主軸、前記主軸を前記ストレッチチューブの軸芯に回転可能に支持する支持部材、前記主軸の先端部に装着された電動回転ブラシ及び洗浄水を供給するスプレーノズルを含んでなる洗浄本体部と、
を備えたインターナルポンプの洗浄装置。
【請求項２】
洗浄時に前記洗浄本体部を前記筒状ケーシングに取付ける取付部と、前記主軸を回転させて前記洗浄本体部３１を回転させ回転機構と、前記主軸を軸方向に移動させて前記洗浄本体部を前記ストレッチチューブの軸方向に移動させる駆動機構とを備えた請求項１に記載のインターナルポンプの洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄本体部は、前記電動回転ブラシの近傍の前記主軸に装着され、被洗浄領域を含む前記ストレッチチューブの内側面を監視する監視カメラと、前記監視カメラによる被監視領域を照らす照明具とを備えた請求項１又は２に記載のインターナルポンプの洗浄装置。
【請求項４】
前記取付部は、前記ストレッチチューブの下端に装着された排水受け具と、前記排水受け具に接続された排水配管とを備えた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置。
【請求項５】
前記主軸は管状部材でなり、その内部に少なくとも前記電動回転ブラシの電気配線及び前記スプレーノズルへの供給水管を挿通させて外部に延出させる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置。
【請求項６】
前記封止部材は、シールパッキングを介して、その縁部を前記ストレッチチューブの端面に当接させる円筒キャップ形をなす請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置。、
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器の下鏡部に貫設されたインターナルポンプの構成要素であるストレッチチューブを、原子炉供用期間中のメンテナンス作業において遠隔作業で洗浄し、ストレッチチューブに付着したクラッドを除去するためのインターナルポンプの洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
初めに、図３を参照して本発明を適用するインターナルポンプを備えた沸騰水型原子炉の概略構成を説明する。原子炉圧力容器１内に設置された炉心シュラウド２の内部には多数の燃料集合体３が収容されており、これらの燃料集合体３の下端部は炉心支持板４で支持され、上端部が上部格子板５で支持されている。原子炉圧力容器１の下鏡部１ａには複数個のインターナルポンプ６が貫設され、原子炉圧力容器１と炉心シュラウド２との間に形成されるダウンカマの冷却材を炉心部の燃料集合体３に強制的に供給し、燃料集合体３の燃焼度を増加させて原子炉の出力を増加させると共に、インターナルポンプ６の回転数を変化させることによって炉心流量を調整し、これにより原子炉出力を調整する機能を備えている。
【０００３】
インターナルポンプ６によって供給された冷却材は炉心を通過する際に、炉心の核反応熱により昇温されて二相流状態となる。二相流状態になった冷却材は、炉心の上方に設置された気水分離器７に流入し、ここで、蒸気が水と分離される。分離された蒸気は気水分離器７上に設けられた蒸気乾燥器８内に導入され、ここで乾燥されて乾き蒸気となる。この乾き蒸気は原子炉圧力容器１に接続された主蒸気管９を介して図示を省略した蒸気タービンに移送されて発電に供される。その後、蒸気は、いずれも図示を省略した複水器、給水加熱器を経由し、給水スパージャ１０より原子炉内に戻され、気水分離器７及び蒸気乾燥器８で分離された水とともにダウンカマを降下する。冷却水は、さらにインターナルポンプ６で昇圧された後、炉心下部に送られ、上昇流となって再び炉心に供給される。
【０００４】
上述したインターナルポンプ６の概略構成について図４を参照して説明する。インターナルポンプ６はポンプ１１とモータ１２とから成り、モータ１２はステータ１３、ロータ１４、スラストディスク１５、逆転防止装置１６、モータカバー１７、補助カバー１８等で構成され、原子炉圧力容器１の下鏡部５の貫通ノズル１９に直接溶接されて固定されたモータケーシング２０内に収納される。モータ１２はウエットタイプで、モータケーシング２０に冷却配管を介してモータ冷却熱交換器が接続されており、ロータ１４と直結するスラストディスク１５によりモータ冷却水を循環させ、モータ１２を運転中の発熱をモータ冷却熱交換器で除熱する構成になっている。
【０００５】
モータ１２の上部にはパージ水供給配管が設けられており、プラント運転中パージ水が常時供給され、原子炉圧力容器１からモータ１２への入熱が抑制されると共に、放射線を帯びた炉水あるいはクラッドのモータケーシング２０内への侵入が抑制される。ポンプ１１は固定翼であるディフューザ２１と、回転翼であるインペラ２２ａが一体になったポンプシャフト２２とから成っている。このうち、ディフューザ２１はストレッチチューブ２３及びストレッチチューブナット２４により貫通ノズル１９に機械的に締結される。また、ポンプシャフト２２ｂは、ロータ１４を貫通しその下端部に設置されたカップリングスタッド２５によってモータ１２と締結される。これによりモータ１２によって生じた回転エネルギーは、インペラ２２ａを介して、冷却材の流体運動エネルギーとして伝達され、冷却材はディフューザ２１により整流されて静圧を確保した後、炉心部に強制的に供給される。
【０００６】
上記のように構成されたインターナルポンプ６を原子炉定期検査時に分解、点検する際には、まず、モータカバー１７を締結するためのメインスタッド２６を緩め、モータ１２とポンプシャフト２２を僅かに降下させ、ポンプシャフト２２ｂの段差部をストレッチチューブ２３の上面に着座させて原子炉水のシール部（一次シール）を形成する。その後、モータケーシング２０内に付設された二次シール２７に外部配管より加圧水を供給してゴム製のシール部材を収縮させることによってポンプシャフト２２ｂとの間隙をシールし、モータケーシング２０の内包水を排水した後、モータ１２を降下させて取り外す。モータ１２を取り外した後、モータケーシング２０の下端に閉止カバーを取付け、二次シール２７の加圧を解除した後、ポンプシャフト２２を原子炉上方に取り外す。取り外されたモータ１２は、補修室で分解点検と消耗品の取替え作業が行われ、また、ポンプシャフト２２については燃料プールの特設架台に設置し、外観検査と表面の洗浄作業が実施される。
【０００７】
これらのメンテナンス作業を終えたモータ１２とポンプシャフト２２は、それぞれ取り外し手順と逆の手順で原子炉に取り付けられて復旧される。なお、ディフューザ２１及びストレッチチューブ２３のメンテナンスは不要であり、通常の原子炉定期検査においては取外しは行われない。また、上述の二次シール２７はポンプシャフト２２を取外した状態で原子炉の上方よりストレッチチューブ２３にシールプラグを設置し、モータケーシング２０内を排水した状態で取外し、再取付が実施できる構成になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインターナルポンプ６では、モータ１２のステータ１３及びロータ１４には炭素鋼でなる電磁鋼板が用いられ、モータケーシング２０には低合金鋼が用いられており、インターナルポンプ６の長期間運転においてはこれらの構成部品からの鉄錆の発生を抑制することはできない。この鉄錆がパージ水にクラッドとして混入し、ストレッチチューブ２３の内壁に付着する場合がある。このクラッドの蓄積が過大になると、静止側のストレッチチューブ２３と回転側のポンプシャフト２２ｂとで形成される隙間が狭くなりポンプシャフト２２ｂの摩擦抵抗を増加させると共に、パージ水の流動状態が初期の設計状態から変化し、これによりポンプシャフト２２ｂの温度分布が変化するという問題を生じる虞れがあった。また、ストレッチチューブ２３にクラッドが過大に付着すると、定期検査でインターナルポンプ６を分解する際、クラッドによりポンプシャフト２２ｂとストレッチチューブ２３とが固着し、ポンプシャフト２２ｂが取り外せなくなる虞れもあった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、原子炉の定期検査においてストレッチチューブに付着したクラッドを遠隔操作にて容易かつ確実に除去することのできるインターナルポンプの洗浄装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、原子炉圧力容器の下鏡部に貫設された筒状ケーシングと、筒状ケーシングの容器側の内側面に嵌挿されたストレッチチューブと、ストレッチチューブに回転自在に装着されると共に、圧力容器側の端部にインペラが装着されたポンプシャフトと、筒状ケーシング内で外側方向に延出するポンプシャフトの外周部に装着されてポンプシャフトを回転させる電動機部とを有するインターナルポンプを洗浄するに当たり、電動機部を圧力容器外に取り外し、インペラ及びポンプシャフトを圧力容器内に取り外した状態でストレッチチューブの内側面を洗浄するインターナルポンプの洗浄装置であって、
ストレッチチューブの内側の開口端を封止する封止部材と、
ストレッチチューブの外側の開口端から挿入される主軸、主軸をストレッチチューブの軸芯に回転可能に支持する支持部材、主軸の先端部に装着された電動回転ブラシ、洗浄水を供給するスプレーノズルを含んでなる洗浄本体部と、を備えたものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のインターナルポンプの洗浄装置において、洗浄時に洗浄本体部を筒状ケーシングに取付ける取付部と、主軸を回転させて洗浄本体部３１を回転させ回転機構と、主軸を軸方向に移動させて洗浄本体部をストレッチチューブの軸方向に移動させる駆動機構とを備える。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のインターナルポンプの洗浄装置において、洗浄本体部は、電動回転ブラシの近傍の主軸に装着され、被洗浄領域を含むストレッチチューブの内側面を監視する監視カメラと、監視カメラによる被監視領域を照らす照明具とを備える。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置において、取付部は、ストレッチチューブの下端に装着された排水受け具と、排水受け具に接続された排水配管とを備える。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置において、主軸は管状部材でなり、その内部に少なくとも電動回転ブラシの電気配線及びスプレーノズルへの供給水管を挿通させて外部に延出させる構成とする。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインターナルポンプの洗浄装置において、封止部材は、シールパッキングを介して、その縁部をストレッチチューブの端面に当接させる円筒キャップ形をなしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るインターナルポンプの洗浄装置の一実施形態の構成を示す縦断面図であり、図２はこの洗浄装置をＡ矢印方向から見て一部を切断して示した拡大底面図である。これら各図において、インターナルポンプの洗浄時には、図４に示したステータ１３及びロータ１４を含む電動機部を原子炉圧力容器１の外に取り外し、インペラ２２ａと一体化されたポンプシャフト２２ｂを原子炉圧力容器１内に取り外した状態でストレッチチューブ２３の内側面の洗浄を行う。
【００１７】
ここで、冷却水が漏れ出さないようにするために封止部材としてのシールプラグ２８を備えている。このシールプラグ２８はストレッチチューブ２３の上端部を覆うように円筒キャップ形をなし、これを遠隔操作するための吊耳２９が上底部の外側に突設され、下端の縁部にはシールパッキング３０が装着されている。そして、このシールパッキング３０を介して、シールプラグ２８の縁部がストレッチチューブ２３の上端縁部に当接される。また、シールプラグ２８は洗浄本体部３１によりストレッチチューブ２３を全長に亘って洗浄するために必要な空間を形成している。
【００１８】
洗浄本体部３１は部分的に切り欠かれた円板３２（図２参照）を備え、この円板３２の軸芯部にパイプ状の主軸４０の一端が結合されている。主軸４０の他端はモータケーシング２０の下端より延出し、延出端部に旋回ハンドル４６が装着されている。また、円板３２の外周縁部のうち、これを周方向に３等分した位置にストレッチチューブ２３の内側面にそれぞれ当接して円板３２を回転可能に支持するガイドローラ３４が取り付けられている。これによって、主軸４０がストレッチチューブ２３の軸心に合わせられ、円板３２及び主軸４０の回転とその上下動が可能になっている。なお、円板３２及びガイドローラ３４が本発明の支持部材に対応している。
【００１９】
また、円板３２に近接する主軸４０には、回転軸が主軸４０と平行で、所定の距離だけ離隔した駆動モータ３６が固定されている。この駆動モータ３６の上端の出力軸に回転ブラシ３５が取り付けられ、この回転ブラシ３５は円板３２の切り欠き部に位置しており、これを回転させることによってストレッチチューブ２３の内面に付着したクラッドを摺り落とすことができる。また、駆動モータ３６の近傍の主軸４０には、摺り落としたクラッドを排除するスプレーノズル３７及び洗浄状態を確認するための監視カメラ３８、この監視カメラ３８による被監視領域を照らす照明具３９が装着されている。
【００２０】
従って、主軸４０を回転させることによって、ストレッチチューブ２３の全周に亘ってクラッドの除去が行われると共に、この主軸４０を昇降させることによって、ストレッチチューブ２３の内側面全体の洗浄が可能となる。このとき、シールプラグ２８の中空部はストレッチチューブ２３の上端部まで確実に洗浄するために必要な空間を形成している。また、駆動モータ３６、監視カメラ３８及び照明具３９の各電気ケーブルと、スプレーノズル３７から噴出させる空気や水の供給ホースとがパイプ状の主軸４０の内部に収納され、その下端部から導出される。
【００２１】
一方、ストレッチチューブ２３の下端部には排水受け具４９が装着されている。この排水受け具４９は前述したシールプラグ２８の上下を逆にした形状を有し、その上端縁がシール部材を介してストレッチチューブ２３の下端縁に当接され、その底部の中心に、グランドパッキンググ５０を介して、主軸４０が貫通されている。この場合、モータケーシング２０の下端には取付フレーム４７が装着され、この取付フレーム４７には、主軸４０を取り囲むようにした支持筒４８の下端が固定され、その上端に排水受け具４９を保持している。この支持筒４８はその下端に近い部位に、主軸４０の回転及び軸方向の移動を可能にする支持部材を備えている。従って、取付フレーム４７をモータケーシング２０の下端面に締結することよって排水受け具４９の上端縁がストレッチチューブ２３の下端に当接され、この状態に保持される。排水受け具４９の底部に排水配管５１が結合され、この排水配管５１は支持筒４８の外側に導出されてモータケーシング２０の下部に引き出され、これによって、排水受け具４９に流れ込んだ洗浄水を排水することができる。上述した取付フレーム４７、支持筒４８及び排水受け具４９が本発明の取付部を構成している。
【００２２】
また、排水受け具４９の底部を貫通する主軸４０の中間部、すなわち、排水受け具４９の下方に軸受け４４が装着され、この軸受け４４の外輪を保持する保持部材にボールナット４２が装着されている。このボールナット４２と係合するボールネジ４１が設けられている。このボールナット４２の上端は排水受け具４９の底部に回転可能に支持され、その他端部は取付フレーム４７の中心部からモータケーシング２０の下端から突出され、さらに、その突出端に昇降ハンドル４５が装着されている。なお、ボールネジ４１は洗浄本体部３１の回転を支持する部材によって回転可能に支持されている。ここで、昇降ハンドル４５を回転させると、ボールナット４２が上下に駆動され、このボールナット４２と一体的に結合された軸受け４４を介して、主軸４０も上下に駆動される。そして、主軸４０が下方に駆動されたとき洗浄本体部３１が下方に駆動され、ストレッチチューブ２３の内側面全体の洗浄が行われる。このとき、排水受け具４９はストレッチチューブ２３を全長に亘って洗浄するために必要な空間を形成している。
【００２３】
かくして、本実施形態によれば、ストレッチチューブ２３の上端にシールプラグ２８を装着して炉水の漏出を防止した後、洗浄本体部３１をモータケーシング２０の下部から装着し、続いて、排水受け具４９及び支持筒４８を取付フレーム４７で固定することよってストレッチチューブ２３の内側面の洗浄が可能になる。洗浄時には旋回ハンドル４６を操作することによって主軸４０を含む洗浄本体部３１を回転させ、昇降ハンドル４５を操作することによって洗浄本体部３１を昇降させることによりストレッチチューブ２３の内側面全体の洗浄が確実に行われる。この場合、スプレーノズル３７より噴出されたクラッド洗浄水は、排水受け具４９に集められ、排水配管５１を通して排除される。
【００２４】
また、上記実施形態によれば、モータケーシング２０の端の外側に、洗浄本体部３１を上下動させるための昇降ハンドル４５と、洗浄本体部３１を回転させるための旋回ハンドル４６を備えているため、ストレッチチューブに付着したクラッドを遠隔で容易に除去することができる。
【００２５】
なお、上記の実施形態では、ボールネジ４１を昇降ハンドル４５により、主軸４０を旋回ハンドル４６によりそれぞれ手動で回転操作したが、これらの操作を電動機を用いて操作することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、原子炉の定期検査においてストレッチチューブに付着したクラッドを遠隔で容易かつ確実に除去することのできるインターナルポンプの洗浄装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインターナルポンプの洗浄装置の一実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】図１に示した実施形態をＡ矢印方向から見て一部を切断して示した拡大底面図。
【図３】本発明を適用するインターナルポンプを備えた沸騰水型原子炉の概略構成図。
【図４】図３に示すインターナルポンプの概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  原子炉圧力容器
１ａ  下鏡部
６  インターナルポンプ
１２  モータ
２０  モータケーシング
２２  ポンプシャフト
２３  ストレッチチューブ
２８  シールプラグ
３１  洗浄本体部
３２  円板
３３  洗浄ヘッド
３４  ガイドローラ
３５  回転ブラシ
３６  駆動モータ
３７  スプレーノズル
３８  監視カメラ
４０  主軸
４３  駆動機構
４７  取付フレーム
４８  支持筒
４９  排水受け具
【図１】
2004191273.tif 000003
【図２】
2004191273.tif 000004
【図３】
2004191273.tif 000005
【図４】
2004191273.tif 000006