(57)【要約】水冷式原子炉の冷却材回路に存在する容器に内側位置の溶接継手（１０）で溶接されたブッシング（６）、特に加圧水形原子炉の原子炉圧力容器（４）の壁（２）を貫通して導かれた計装管における損傷の修理或いは防止方法であって、危険のある領域（１３）特に溶接継手（１０）の範囲においてブッシングの内部或いは容器の内部に存在する水の作用によって水と接触する表面に発生される損傷の修理或いは防止方法において、その表面の少なくとも一部が囲い（１４、３０）によって水の作用から保護され、その囲い（１４、３０）がブッシング（６）に機械的に、即ち溶接継手の形でなしに結合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷式原子炉の冷却材回路に存在する容器に内側位置の溶接継手（１０）で溶接されたブッシング（６）、特に加圧水形原子炉の原子炉圧力容器（４）の壁（２）を貫通して導かれた計装管の損傷の修理又は防止方法であって、危険のある領域（１３）の範囲においてブッシングの内部或いは容器の内部に存在する水の作用によって水と接触する表面に発生される損傷の修理或いは防止方法において、前記表面の少なくとも一部を囲い（１４、３０）によって水の作用から保護し、前記囲い（１４、３０）をブッシング（６）に機械的に結合することを特徴とする方法。
【請求項２】
囲いをブッシング（６）の内面に設けることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
まずブッシング（６）の内部開口断面を危険のある領域（１３）の深さ（Ｔ）より深い深さ（ｔ）迄拡大し、続いて囲いとして内部ブッシュ（１４）をはめ込むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
ブッシング（６）に内部ブッシュ（１４）をねじ込むための雌ねじ（１８）を設けることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
ブッシング（６）の拡大した内部範囲の底に環状段部（１６）を設け、該段部（１６）に内部ブッシュ（１４）の端面（２０）を当てることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
段部（１６）と端面（２０）との間にパッキンリング（２４）をはめ込むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
ブッシング（６）の容器内部と反対側部分を切り離し、内部ブッシュ（１４）をはめ込み、該内部ブッシュ（１４）をブッシング（６）の残存部分より突出させ、該突出部分を切り離した部分と同じ形状にすることを特徴とする請求項２から６の１つに記載の方法。
【請求項８】
ブッシング（６）の容器内部と反対側部分を切り離し、該切り離し部分を、発生した分離面（２７）が容器の壁（２）内に位置するように、容器外側における空間内に突出するブッシング部分より長くし、内部ブッシュ（１４）を案内するために用いる外部ブッシュ（２８）をはめ込み、容器壁に外側で溶接することを特徴とする請求項２から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
危険のある領域（１３）の容器内部に存在する表面を覆うことを特徴とする請求項１から８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
ブッシング（６）の容器内部に突出する部分上にキャップ（３０）を被せ、該キャップ（３０）をブッシング（６）の外側面で気密に支持し、キャップ下縁（３１）を容器の表面に気密に接触させて危険のある領域（１３）を包囲することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ブッシング（６）の容器内に突出する自由端に雄ねじ（３８）を設け、該雄ねじ（３８）にキャップ（３０）に押圧力を与えるため抑えナット（４０）をねじ込むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
キャップ上縁（３３）の内側角にブッシングとキャップ（３０）の上縁との間に窪みが生ずるように傾斜面を設けたキャップ（３０）を利用し、前記窪みにパッキンリング（４２）をはめ込み、該パッキンリング（４２）により、抑えナット（４０）によって押圧力が与えられた際、ブッシング（６）の外側面並びに傾斜面に押し付け、ブッシング（６）とキャップ（３０）との間への水の侵入を防止することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
キャップ下縁にパッキンリング（３６）を収容するための環状溝を設けたキャップ（３０）を利用することを特徴とする請求項１０から１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
容器の内面に、危険のある領域（１３）を包囲しパッキンリング（３６）に対する接触支持面として用いるシール面（３４）を加工することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式原子炉の冷却材回路に存在する容器に内側位置の溶接継手で溶接されたブッシング、特に加圧水形原子炉の原子炉圧力容器の壁を貫通して導かれた計装管における損傷の修理或いは防止方法に関する。
【０００２】
加圧水形原子炉の圧力容器の球欠状底に、通常複数のブッシングを設けている。炉心計装センサが、前記ブッシングを通して外から原子炉圧力容器に挿入される。該ブッシング又は計装管（ＬＣＩＰ＝Lower Core Instrumentation Penetration）は、貫通孔付き鍛造ロッドで作られ、原子炉圧力容器の内部に位置する溶接継手で溶接される。特に旧来の設備では、ブッシングおよび溶接助材に、特に応力腐食割れを起こし易い材料を利用している。この割れは、内部応力を有する部品が水の環境下で腐食する過程に起因する。
【０００３】
図５は、世界的に既に観察されている代表的な損傷画像を示す。この図は原子炉圧力容器４の壁２における、ブッシング６の範囲の断面図である。ブッシング６は貫通開口８を持ち、この開口８を通して図示しない計装センサが原子炉圧力容器４内に挿入される。壁２は、このブッシング６の範囲で内側にインコネルから成るバッファ溶接９ａを備えている。若干の圧力容器では、外側にも初期状態では機能しないこの種バッファ溶接９ｂが設けられている。ブッシング６は同様にインコネルから成る内部位置の溶接継手１０によって、内部バッファ溶接９ａを介して壁２に溶接されている。
【０００４】
原子炉圧力容器４から突出するブッシング６の端部に、炉心計装管の圧力密の被覆管が続く。原子炉圧力容器４と貫通開口８は原子炉の運転時水で満たされている。
【０００５】
図はクラック１２ａ、１２ｂが入った代表的な損傷画像である。クラック１２ａは、応力腐食割れで危険に晒され、図中破線で囲んだ領域１３、即ち溶接継手１０の周囲で、ブッシング６の内面からの水の作用に伴いブッシング６の壁に生じる。クラック１２ｂは、危険な領域１３の原子炉圧力容器４の内室側面からの水の作用により、原子炉圧力容器４の壁２、溶接継手１０およびバッファ溶接９ｂに生ずる。
【０００６】
欧州特許出願公開第０６０８８０６号明細書で、原子炉圧力容器の底を貫通するノズルの修理方法が公知である。その際、損傷したノズルを原子炉圧力容器底の内側面の直上で切断し、残存ノズル部分に新しいノズル部分をはめ込み、残存ノズル部分に溶接する。この新ノズル部分は、原子炉圧力容器の底の範囲で、ブッシングの内面を覆う。また溶接継手で、元来のノズル部分と新ノズル部分との隙間に水が侵入しないよう保証する。かくして元来のノズル部分で、既に始まっていた応力腐食割れが止められる。しかしこの公知の修理方法では、ノズルの範囲に経費のかかる溶接作業が不可欠である。
【０００７】
本発明の課題は、ブッシングについて経費のかかる溶接作業が必要なく、簡単に実施でき、ブッシングの耐久的な健全化を可能とする、水冷式原子炉の冷却材回路に存在する容器に内側位置の溶接継手で溶接されたブッシング、特に加圧水形原子炉の原子炉圧力容器の壁を貫通して導かれた計装管における損傷の修理又は防止方法を提供することにある。
【０００８】
この課題は本発明に基づき、請求項１に記載の特徴を持つ方法で解決される。即ち水冷式原子炉の冷却材回路に存在する容器に内側位置の溶接継手で溶接されたブッシング、特に加圧水形原子炉の原子炉圧力容器の壁を貫通して導かれた計装管における損傷の修理或いは防止方法であって、危険のある領域、特に溶接継手の範囲で、ブッシングの内部又は容器の内部に存在する水の作用によって水と接触する表面に発生する損傷の修理又は防止方法において、前記表面の少なくとも一部を囲いによって水の作用から保護し、該囲いをブッシングに機械的に結合する。
【０００９】
本発明においてブッシングへの機械的結合とは、囲いをブッシングにかみ合い又は摩擦結合すること、即ち溶接結合の形で物質的に結合しないことを意味する。
【００１０】
ブッシングに機械的に結合した囲いを設置することで、ブッシング又は容器の内側壁における機械的作業しか必要なく、従って必要な作業が水中でも（原子炉圧力容器の内部における作業の実施）、原子炉圧力容器の外でも（ブッシングの内面における加工）も問題なしに実施でき、その際、原子炉圧力容器を空にする必要はない。原子炉圧力容器の外から行う作業の実施前に、ブッシングの内側にシールキャップを設け、外側に接続した被覆管を切り離す。また、損傷し易いブッシングや容器壁部に追加的な応力を与えてしまう溶接作業をブッシングで行わないので、ブッシングを長期にわたり健全な状態に保てる。
【００１１】
特に、損傷画像１２ａによりブッシング自体の内部に損傷が生じたと予期される場合、ブッシングの内面に囲いを設けるとよい。
【００１２】
本発明の有利な実施態様では、まずブッシングの内部開口断面を、危険のある領域より深い深さ迄機械加工、特に穴あけ又はフライス加工により拡大し、続いて囲いとして内部ブッシュをはめ込む。これは容器の外からの囲いの挿入を可能にし、その結果容器は内側からのブッシングの密封後に空にする必要がない。内部ブッシュは、その内部寸法が未加工ブッシングの内部寸法と一致するように寸法づけるとよい。
【００１３】
本発明の他の実施態様では、ブッシングに内部ブッシュをねじ込む雌ねじを設ける。これは、内部ブッシュの特に簡単な機械的軸方向固定を可能にする。
【００１４】
ブッシングの拡大された内部範囲の底に環状段部を設け、該段部に内部ブッシュの端面を当てるとよい。かくして、内部ブッシュとブッシング間の不可避の隙間を経て水が侵入することがなくなり、この結果クラック伝播やクラック発生を防止できる。
【００１５】
段部と端面との間にパッキンリングをはめ込むとよい。これによって、特に単純で良好なシール作用が得られる。
【００１６】
他の有利な実施態様では、ブッシングの容器内部と反対側部分を切り離し、内部ブッシュをはめ込み、該ブッシュをブッシングの残存部分より突出させる。かくして初期状態と同様に被覆管の接続を可能にすべく、突出部分は切り離された部分と同じ形状を持つ。
【００１７】
特にブッシングの容器内部と反対側の部分を切り離し、該部分を生じた分離面が容器の壁内に位置するように、容器の外側の空間内に突出するブッシング部分より長くするとよい。内部ブッシュを案内する外部ブッシュを、分離面迄壁内にはめ込み、外側でバッファ溶接により容器壁に溶接する。この処置で、ブッシングに発生し得る割れを防止できる。
【００１８】
特に損傷画像１２ｂで溶接継手に損傷が生じたと予期したとき、危険のある領域の容器内部に存在する表面を覆い、その際、有利な実施態様では、ブッシングの容器内部に突出する部分上にキャップを被せ、該キャップをブッシングの外側面で気密に支持し、その下縁を容器の表面に気密に接触させ、かくして危険のある領域を包囲する。
【００１９】
他の有利な実施態様では、ブッシングが容器内に突出する自由端に雄ねじを設け、該雄ねじに、キャップに押圧力を与える抑えナットをねじ込む。この結果、特に簡単に、即ちブッシングへの最低の加工費用で、容器の内側壁にキャップを圧接することができる。
【００２０】
キャップ上縁の内側角にブッシングとキャップの上縁との間に窪みが生ずるように傾斜面を設けたキャップを利用し、該窪みにパッキンリングをはめ込み、このリングを、抑えナットによって押圧力を与えた際、ブッシングの外側面並びに傾斜面に押し付け、ブッシングとキャップとの間への水の侵入を防止するとよい。
【００２１】
容器の内面とキャップとの特に良好なシール作用は、キャップ下縁にパッキンリングを収容するための環状溝を備えたキャップを利用することで得られる。
【００２２】
シール作用を向上すべく、本発明の他の実施態様では、容器の内面に危険のある領域を包囲しパッキンリングに対する接触支持面として働くシール面を形成する。
【００２３】
以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１において、危険のある領域１３のブッシング内面を覆う内部ブッシュ１４がブッシング６に外からはめ込まれている。換言すれば、外から挿入され囲いとして用いられる内部ブッシュ１４は、ブッシング６内に、危険な領域１３の最大深さＴより大きい深さｔ迄延びている。貫通開口８の開口断面積を一定にし、内部ブッシュ１４をはめ込み可能とすべく、ブッシング６は無傷の部位迄穴あけ加工される。該穴の底に、貫通開口８を取り囲みシール面として働く平坦な段部１６が切削加工される。穴あけ加工された箇所でブッシング６にねじ１８が加工され、該ねじ１８に、同様にねじ付きの内部ブッシュ１４がねじ込まれ、この結果内部ブッシュ１４はねじ継手でブッシング６に直接固定される。
【００２５】
内部ブッシュ１４はその端面２０に環状溝２２を備える。該溝２２にパッキンリング２４がはめ込まれ、該リング２４は内部ブッシュ１４のねじ込み時にブッシング６の段部１６での気密結合に寄与し、この結果内部ブッシュ１４とブッシング６との間の隙間に水が侵入できず、ブッシング６の内部から出て進行する応力腐食割れはもはや生じない。
【００２６】
この実施例では、更にブッシング６を短くし、はめ込んだ内部ブッシュ１４に、短いブッシング６から突出する継ぎ部分２６を設けている。この継ぎ部分２６は元々ブッシング６に溶接されていた継ぎ部分（図５参照）と同じ構造をしている。内部ブッシュ１４のねじ込み後、更に内部ブッシュ１４は回り止めされる。
【００２７】
図２の実施例では、図１の実施例に加えて、ブッシング６を原子炉圧力容器４の壁２内に位置する分離面２７で切り離す。続いて内部位置のブッシング分離面２７迄外部ブッシュ２８を壁２内に挿入し、外でバッファ溶接９ｂにて壁２に溶接する。部品の異なる熱膨張を可能にすべく、ブッシング分離面２７と外部ブッシュ２８の間に隙間を空けている。
【００２８】
図３の実施例では、危険のある領域１３の原子炉圧力容器４の内部に存在する表面の囲いを行う。そのため、原子炉圧力容器４の内側からブッシング６上にベル形体或いはキャップ３０を、その下縁３１が原子炉圧力容器４の内面３２に気密に接し、危険な領域１３（溶接個所１０およびバッファ溶接９ａ）の表面を包囲する迄被せる。良好な気密性を保証すべく、先行工程で原子炉圧力容器４の内面３２に、キャップ３０の縁の輪郭に相当した環状シール面３４を（例えば浸食加工によって）形成する。該シール面３４はパッキンリング３６に対する接触支持面として用いる。気密作用を得るべく、パッキンリング３６をキャップ３０の下縁３１に設けた環状溝にはめ込む。
【００２９】
ブッシング６の原子炉圧力容器４内への突出部に雄ねじ３８を設け、該ねじ３８に、キャップ３０を原子炉圧力容器４の内面３２に押し付ける抑えナット４０をねじ込む。
【００３０】
キャップ３０の上縁３３に内部環状凹所を設け、該凹所にパッキン４２（Ｏリングや他の目的に適ったガスケット）をはめ込む。この凹所の形状は、キャップ上縁の内部角における、例えばＯリングであるパッキン４２の形状に合った環状斜面により形状づけられ、この結果抑えナット４０を締め付けた際、キャップ３０とブッシング６の外周面との気密結合が生じる。これに伴い、キャップ３０の内部への水の侵入を確実に防止できる。この場合も、抑えナット４０は最終組立状態において回り止めされる。
【００３１】
図４は、図１および図３における健全化が一緒に実施されている修理後の状態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ブッシングにだけ生じた損傷画像の場合に対して本発明に基づいて修理されたブッシングの断面図。
【図２】原子炉圧力容器の外側面に支持ブッシュが追加溶接された実施例の断面図。
【図３】溶接継手にだけ損傷画像が生じた際に原子炉圧力容器の内側面に囲いを設けて健全化されたブッシングの断面図。
【図４】図１および図３における修理方法が複合されたブッシングの断面図。
【図５】損傷したブッシングの修理前の断面図。
【符号の説明】
【００３３】
２  原子炉圧力容器壁、４  原子炉圧力容器、６  ブッシング、１０  溶接継手、１３  危険のある領域、１４  内部ブッシュ、１６  段部、１８  雌ねじ、２０  端面、２４  パッキンリング、２８  外部ブッシュ、３０  キャップ
【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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【国際調査報告】
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