(57)【要約】【課題】  液体ナトリウムなどの液体中で、母材内に液体を閉じ込めることなく、確実に亀裂の補修を行うことができる補修方法及び補修装置を提供する。【解決手段】  原子炉容器１１内の液体ナトリウム２１中で摩擦攪拌接合による亀裂補修を行うため、補修装置の構成を、摩擦攪拌接合のための回転工具と、回転工具を回転駆動する回転工具駆動手段（駆動モータ、回転軸、ギア等）と、回転工具を原子炉容器１１の内面１１ａに生じた亀裂の位置まで移動させる回転工具移動手段（回転工具移動機構３０又はマニピュレータ）と、回転工具を亀裂に押し付ける回転工具押し付け手段（回転工具押し付け機構５０又はマニピュレータ）と、回転工具駆動手段、回転工具移動手段及び回転工具押し付け手段とともに回転工具を、原子炉容器１１内の液体ナトリウム２１中に挿入する回転工具挿入手段（挿入管２８又はマニピュレータ）とを有する構成とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補修対象設備内の液体中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修方法であって、
前記液体中で回転工具を前記亀裂に押し付けて回転させることより、摩擦攪拌接合によって前記亀裂を補修することを特徴とする補修方法。
【請求項２】
請求項１に記載の補修方法において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであることを特徴とする補修方法。
【請求項３】
請求項１に記載の補修方法において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であることを特徴とする補修方法。
【請求項４】
補修対象設備内の液体中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修装置であって、
摩擦攪拌接合のための回転工具と、
前記液体中で前記回転工具を回転させる回転工具駆動手段と、
前記液体中で前記回転工具を前記亀裂の位置に移動させる回転工具移動手段と、
前記液体中で前記回転工具を前記亀裂に押し付ける回転工具押し付け手段と、
前記回転工具駆動手段、前記回転工具移動手段及び前記回転工具押し付け手段とともに前記回転工具を、前記補修対象設備内の液体中に挿入する回転工具挿入手段とを有することを特徴とする補修装置。
【請求項５】
請求項４に記載の補修装置において、
前記回転工具移動手段、前記回転工具押し付け手段及び前記回転工具挿入手段としてマニピュレータを用いたことを特徴とする補修装置。
【請求項６】
請求項４に記載の補修装置において、
前記回転工具駆動手段は、
前記補修対象設備の外に設けた駆動モータと、
前記駆動モータの回転力を前記液体中の前記回転工具に伝達する回転力伝達手段とを有してなるものであることを特徴とする補修装置。
【請求項７】
請求項４又は６に記載の補修装置において、
前記回転工具移動手段は、
互い平行に延びた１対の第１支持部材及び第２支持部材と、
一端部が前記第１支持部材に回動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に前記第２支持部材の長手方向に移動自在に結合された第１アームと、
長手方向の中央部において前記第１アームの長手方向の中央部と回動自在に結合されて前記第１アームとともにＸ字状をなし、一端部が前記第１支持部材に前記第１支持部材の長手方向に沿って移動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に回動自在に結合された第２アームと、
前記第２アームの前記一端部を前記第１支持部材の長手方向に沿って移動させるアーム移動手段とを有し、
前記アーム移動手段による前記第２アームの前記一端部の移動方向に応じて、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに近接したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材から離れる方向に移動させ、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに離間したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材に近づく方向に移動させる構成であることを特徴とする補修装置。
【請求項８】
請求項４，５，６又は７に記載の補修装置において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであることを特徴とする補修装置。
【請求項９】
請求項４，５，６又は７に記載の補修装置において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であることを特徴とする補修装置。
【請求項１０】
請求項４，６又は７に記載の補修装置において、
前記回転工具押し付け手段は、
前記被補修部の表面と、この表面と対向している対向面との間で使用されるものであって、
前記被補修部の表面と前記対向面との間に位置するネジ軸と、
前記ネジ軸を回転させるネジ軸駆動手段と、
前記ネジ軸に螺合し、前記ネジ軸の回転方向に応じて、前記ネジ軸の軸方向に互い接近又は離間するように移動する１対の第１ナット及び第２ナットと、
一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記被補修部の表面寄りに位置して前記回転工具を回転自在に保持する工具保持部に回動自在に結合された第１アームと、
一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記工具保持部に回動自在に結合されて前記第１アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第２アームと、
一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記対向面寄りに位置する反力受け部に回動自在に結合された第３アームと、
一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記反力受け部に回動自在に結合されて前記第３アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第４アームとを有し、
前記ネジ軸駆動手段により前記ネジ軸を一方に回転させて前記第１ナットと前記第２ナットを接近させたとき、前記第１アーム及び前記第２アームが前記被補修部の表面方向に伸びて前記工具保持部が前記被補修部の表面方向に移動することにより、前記回転工具が前記亀裂に当接し、且つ、前記第３アーム及び前記第４アームが前記対向面方向に伸びて前記反力受け部が前記対向面方向に移動することにより、前記対向面に前記反力受け部が当接して、前記回転工具を前記亀裂に押し付ける構成であることを特徴する補修装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の補修装置において、
前記反力受け部は、
前記対向面に当接して前記対向面上を転動自在に支持されたローラと、
前記ローラを前記対向面側に付勢するバネとを有してなるものであることを特徴とする補修装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の補修装置において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであり、
前記被補修部の表面が前記原子炉容器の内面、前記対向面が前記原子炉容器内の炉心槽の外面であること、又は、前記被補修部が前記炉心槽の外面、前記対向面が前記原子炉容器の内面であることを特徴とする補修装置。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の補修装置において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であり、
前記被補修部の表面が前記原子炉容器の内面、前記対向面が前記原子炉容器内の炉心槽の外面であること、又は、前記被補修部が前記炉心槽の外面、前記対向面が前記原子炉容器の内面であることを特徴とする補修装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補修対象設備内の液体中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修方法及び補修装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は従来の一般的なアーク溶接を適用した場合の亀裂補修方法の説明図である。まず、液体ナトリウム中で亀裂補修を行う場合、まず、図１１（ａ）に示すように内部に溶接トーチ３やブロア４を有する釣鐘状の容器２で表面１ａに亀裂５が生じている被補修部１を覆う。次に図１１（ｂ）に示すように被補修部１の表面１ａに付着している液体ナトリウム６をブロア４で吹き飛ばして除去する。そして、図１１（ｃ）に示すように溶接トーチ３によるアーク放電によって亀裂５を溶接する（塞ぐ）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１９５８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１５７８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の亀裂補修方法では亀裂５内に液体ナトリウムが残留したまま亀裂５の溶接補修を行うと、図１１（ｄ）に示すようにアーク放電によって溶けた母材によって亀裂５の口が塞がれることより、母材内に液体ナトリウムが閉じ込められてしまうため、溶接欠陥となる。このため、溶接補修を開始する前に亀裂６内から液体ナトリウムを完全に除去する必要があるが、液体ナトリウム中で亀裂６内から液体ナトリウムを完全に除去することは困難である。
【０００５】
そこで、図１２に示すような手順で溶接補修を行う必要がある。即ち、図１２（ａ）に示す液体ナトリウム８が貯留されている原子炉容器７に対し、まず、図１２（ｂ）に示すように燃料集合体９の抜き取り（炉心退避）を行い、次に図１２（ｃ）に示すように液体ナトリウム８の抜き取り（ドレン）を行う。そして、図１２（ｄ）に示すように補修装置１０で亀裂の溶接補修を行う。しかし、この補修方法では燃料集合体９や液体ナトリウム８の抜き取り作業に何箇月もの作業期間を要し、更には溶接補修後も、燃料集合体９の挿入や液体ナトリウム８の充填に何箇月もの作業期間を要することなる。
【０００６】
従って本発明は上記の事情に鑑み、液体ナトリウムなどの液体中で、母材内に液体を閉じ込めることなく、確実に亀裂の補修を行うことができる補修方法及び補修装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第１発明の補修方法は、補修対象設備内の液体中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修方法であって、
前記液体中で回転工具を前記亀裂に押し付けて回転させることより、摩擦攪拌接合によって前記亀裂を補修することを特徴とする。
【０００８】
また、第２発明の補修方法は、第１発明の補修方法において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであることを特徴とする。
【０００９】
また、第３発明の補修方法は、第１発明の補修方法において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であることを特徴とする。
【００１０】
また、第４発明の補修装置は、補修対象設備内の液体中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修装置であって、
摩擦攪拌接合のための回転工具と、
前記液体中で前記回転工具を回転させる回転工具駆動手段と、
前記液体中で前記回転工具を前記亀裂の位置に移動させる回転工具移動手段と、
前記液体中で前記回転工具を前記亀裂に押し付ける回転工具押し付け手段と、
前記回転工具駆動手段、前記回転工具移動手段及び前記回転工具押し付け手段とともに前記回転工具を、前記補修対象設備内の液体中に挿入する回転工具挿入手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、第５発明の補修装置は、第４発明の補修装置において、
前記回転工具移動手段、前記回転工具押し付け手段及び前記回転工具挿入手段としてマニピュレータを用いたことを特徴とする。
【００１２】
また、第６発明の補修装置は、第４発明の補修装置において、
前記回転工具駆動手段は、
前記補修対象設備の外に設けた駆動モータと、
前記駆動モータの回転力を前記液体中の前記回転工具に伝達する回転力伝達手段とを有してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
また、第７発明の補修装置は、第４又は第６発明の補修装置において、
前記回転工具移動手段は、
互い平行に延びた１対の第１支持部材及び第２支持部材と、
一端部が前記第１支持部材に回動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に前記第２支持部材の長手方向に移動自在に結合された第１アームと、
長手方向の中央部において前記第１アームの長手方向の中央部と回動自在に結合されて前記第１アームとともにＸ字状をなし、一端部が前記第１支持部材に前記第１支持部材の長手方向に沿って移動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に回動自在に結合された第２アームと、
前記第２アームの前記一端部を前記第１支持部材の長手方向に沿って移動させるアーム移動手段とを有し、
前記アーム移動手段による前記第２アームの前記一端部の移動方向に応じて、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに近接したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材から離れる方向に移動させ、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに離間したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材に近づく方向に移動させる構成であることを特徴とする。
【００１４】
また、第８発明の補修装置は、第４，第５，第６又は第７発明の補修装置において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであることを特徴とする。
【００１５】
また、第９発明の補修装置は、第４，第５，第６又は第７発明の補修装置において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であることを特徴とする。
【００１６】
また、第１０発明の補修装置は、第４，第６又は第７発明の補修装置において、
前記回転工具押し付け手段は、
前記被補修部の表面と、この表面と対向している対向面との間で使用されるものであって、
前記被補修部の表面と前記対向面との間に位置するネジ軸と、
前記ネジ軸を回転させるネジ軸駆動手段と、
前記ネジ軸に螺合し、前記ネジ軸の回転方向に応じて、前記ネジ軸の軸方向に互い接近又は離間するように移動する１対の第１ナット及び第２ナットと、
一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記被補修部の表面寄りに位置して前記回転工具を回転自在に保持する工具保持部に回動自在に結合された第１アームと、
一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記工具保持部に回動自在に結合されて前記第１アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第２アームと、
一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記対向面寄りに位置する反力受け部に回動自在に結合された第３アームと、
一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記反力受け部に回動自在に結合されて前記第３アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第４アームとを有し、
前記ネジ軸駆動手段により前記ネジ軸を一方に回転させて前記第１ナットと前記第２ナットを接近させたとき、前記第１アーム及び前記第２アームが前記被補修部の表面方向に伸びて前記工具保持部が前記被補修部の表面方向に移動することにより、前記回転工具が前記亀裂に当接し、且つ、前記第３アーム及び前記第４アームが前記対向面方向に伸びて前記反力受け部が前記対向面方向に移動することにより、前記対向面に前記反力受け部が当接して、前記回転工具を前記亀裂に押し付ける構成であることを特徴する。
【００１７】
また、第１１発明の補修装置は、第１０発明の補修装置において、
前記反力受け部は、
前記対向面に当接して前記対向面上を転動自在に支持されたローラと、
前記ローラを前記対向面側に付勢するバネとを有してなるものであることを特徴とする。
【００１８】
また、第１２発明の補修装置は、第１０又は第１１発明の補修装置において、
前記補修対象設備はナトリウム冷却炉の原子炉、前記液体は前記原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウムであり、
前記被補修部の表面が前記原子炉容器の内面、前記対向面が前記原子炉容器内の炉心槽の外面であること、又は、前記被補修部が前記炉心槽の外面、前記対向面が前記原子炉容器の内面であることを特徴とする。
【００１９】
また、第１３発明の補修装置は、第１０又は第１１発明の補修装置において、
前記補修対象設備は軽水炉、前記液体は前記軽水炉の原子炉容器内の水であり、
前記被補修部の表面が前記原子炉容器の内面、前記対向面が前記原子炉容器内の炉心槽の外面であること、又は、前記被補修部が前記炉心槽の外面、前記対向面が前記原子炉容器の内面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明の補修方法によれば、摩擦攪拌接合によって亀裂の補修を行うため、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体が亀裂の外に排出される。このため、液体中での補修作業であっても、母材内に液体を閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られる。
【００２１】
また、第２、第３発明の補修方法によれば、摩擦攪拌接合によって亀裂の補修を行うため、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体ナトリウムなどの液体が亀裂の外に排出される。このため、液体中での補修作業であっても、母材内に液体を閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られる。従って、補修前の原子炉容器内からの燃料集合体や液体の取り出しや、補修後の原子炉容器内への燃料集合体の挿入や液体の充填といった非常手間と時間のかかる作業をすることなく、亀裂補修を行うことができる。
【００２２】
また、第４発明の補修装置によれば、回転工具挿入手段によって回転工具を補修対象設備内の液体中に挿入し、回転工具移動手段によって回転工具を亀裂の位置まで移動させ、回転工具押し付け手段によって回転工具を亀裂に押し付け、回転工具駆動手段によって回転工具を回転駆動して、摩擦攪拌接合による亀裂の補修を行うことができる。しかも、摩擦攪拌接合によって亀裂の補修を行うため、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体が亀裂の外に排出される。このため、液体中での補修作業であっても、母材内に液体を閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られる。
【００２３】
また、第５発明の補修装置によれば、回転工具移動手段、回転工具押し付け手段及び回転工具挿入手段としてマニピュレータを用いることにより、容易に摩擦攪拌接合による亀裂補修を行うことができる。
【００２４】
また、第６発明の補修装置によれば、回転工具駆動手段は、補修対象設備の外に設けた駆動モータと、駆動モータの回転力を液体中の回転工具に伝達する回転力伝達手段とを有してなるものであるため、駆動モータを液体中に挿入することなく遠隔から、回転工具を回転駆動することができる。
【００２５】
また、第７発明の補修装置によれば、回転工具移動手段は、互い平行に延びた１対の第１支持部材及び第２支持部材と、一端部が前記第１支持部材に回動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に前記第２支持部材の長手方向に移動自在に結合された第１アームと、長手方向の中央部において前記第１アームの長手方向の中央部と回動自在に結合されて前記第１アームとともにＸ字状をなし、一端部が前記第１支持部材に前記第１支持部材の長手方向に沿って移動自在に結合され、他端部が前記第２支持部材に回動自在に結合された第２アームと、前記第２アームの前記一端部を前記第１支持部材の長手方向に沿って移動させるアーム移動手段とを有し、前記アーム移動手段による前記第２アームの前記一端部の移動方向に応じて、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに近接したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材から離れる方向に移動させ、前記第１アームと前記第２アームの一端部同士及び他端部同士が前記長手方向に沿って互いに離間したときには、前記回転工具を前記第２支持部材とともに前記第１支持部材に近づく方向に移動させる構成であるため、簡易な構成で確実に回転工具を亀裂の位置まで移動させることができる。
【００２６】
また、第８、第９発明の補修装置によれば、摩擦攪拌接合によって亀裂の補修を行うため、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体ナトリウムなどの液体が亀裂の外に排出される。このため、液体中での補修作業であっても、母材内に液体を閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られる。従って、補修前の原子炉容器内からの燃料集合体や液体の取り出しや、補修後の原子炉容器内への燃料集合体の挿入や液体の充填といった非常に手間と時間のかかる作業をすることなく、亀裂補修を行うことができる。
【００２７】
また、第１０発明の補修装置によれば、回転工具押し付け手段は、被補修部の表面と、この表面と対向している対向面との間で使用されるものであって、前記被補修部の表面と前記対向面との間に位置するネジ軸と、前記ネジ軸を回転させるネジ軸駆動手段と、前記ネジ軸に螺合し、前記ネジ軸の回転方向に応じて、前記ネジ軸の軸方向に互い接近又は離間するように移動する１対の第１ナット及び第２ナットと、一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記被補修部の表面寄りに位置して前記回転工具を回転自在に保持する工具保持部に回動自在に結合された第１アームと、一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記工具保持部に回動自在に結合されて前記第１アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第２アームと、一端部が前記第１ナットに回動自在に結合され、他端部が、前記ネジ軸よりも前記対向面寄りに位置する反力受け部に回動自在に結合された第３アームと、一端部が前記第２ナットに回動自在に結合され、他端部が前記反力受け部に回動自在に結合されて前記第３アームとともに前記ネジ軸側に広がるＶ字状をなす第４アームとを有し、前記ネジ軸駆動手段により前記ネジ軸を一方に回転させて前記第１ナットと前記第２ナットを接近させたとき、前記第１アーム及び前記第２アームが前記被補修部の表面方向に伸びて前記工具保持部が前記被補修部の表面方向に移動することにより、前記回転工具が前記亀裂に当接し、且つ、前記第３アーム及び前記第４アームが前記対向面方向に伸びて前記反力受け部が前記対向面方向に移動することにより、前記対向面に前記反力受け部が当接して、前記回転工具を前記亀裂に押し付ける構成であるため、簡易な構成で確実に回転工具を亀裂に押し付けることができ、対向面を有する被補修部の表面の亀裂補修に適用して最適なものである。
【００２８】
また、第１１発明の補修装置によれば、反力受け部は、対向面に当接して対向面上を転動自在に支持されたローラと、ローラを対向面側に付勢するバネとを有してなるものであるため、回転工具を亀裂の長さ方向に沿って移動させるとき、対向面と被補修部の表面との間隔に多少の変化があっても、この間隔の変化をバネによって吸収することができ、且つ、反力受け部はローラによって円滑に対向面上を移動することができる。
【００２９】
また、第１２、第１３発明の補修装置によれば、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体ナトリウムなどの液体が亀裂の外に排出されるため、液体中での補修作業であっても、母材内に液体を閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られ、補修前の原子炉容器内からの燃料集合体や液体の取り出しや、補修後の原子炉容器内への燃料集合体の挿入や液体の充填といった非常に手間と時間のかかる作業をすることなく、亀裂補修を行うことができる。しかも、原子炉容器の内面と炉心槽の外面とが対向していることを利用して、原子炉容器の内面の亀裂又は炉心槽の外面の亀裂に回転工具を容易且つ確実に押し付けことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図１〜図４は本発明の実施の形態例に係る補修装置による亀裂補修方法の手順を示す説明図である。なお、図４は図３のＥ−Ｅ線矢視断面である。また、図５は図４のＡ部拡大図、図６は図３のＢ部拡大図、図７は図５のＣ部拡大図、図８は図７のＤ方向矢視図である。また、図９は前記補修装置の摩擦攪拌接合による亀裂補修の様子を示す説明図、図１０は本発明の実施の形態例に係る他の補修装置の要部構成を示す図である。
【００３２】
図１〜図４には定期検査などで検出された原子炉容器の内面の亀裂を補修する場合の手順を示している。詳細は後述するが、図１には亀裂補修を開始する前の準備作業であるプラグ撤去作業の様子を示しており、図２には摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：ＦＳＷ）のための回転工具を、原子炉容器内に挿入した状態を示しており、図３には前記回転工具の位置調整の様子を示しており、図４には前記回転工具を回転させて亀裂補修（摩擦攪拌接合）を開始した様子を示している。
【００３３】
図１に示すように、高速増殖炉（液体ナトリウムを冷却材として用いるナトリウム冷却炉）の原子炉容器１１は、建屋の床１３に支持された状態で建屋内に設置されている。また、原子炉容器１１の外側にはガードベッセル１４が設けられている。原子炉容器１１内には多数の燃料集合体が収容された円筒状の炉心槽１５が設けられており、炉心槽１５の下部は、炉心支持構造物１６を介して原子炉容器１１の内面１１ａに支持されている。炉心槽１６の上方には制御棒駆動装置１７が設けられている。制御棒駆動装置１７は、原子炉容器１１の蓋１８に支持されている。
【００３４】
原子炉容器１１の側部にはナトリウム供給管２０が配設されている。そして、原子炉容器１１内には液体ナトリウム１９が貯留されている。原子炉の稼動時には液体ナトリウム１９が、ナトリウム供給管２０によって炉心槽１５の下側まで導入され、炉心槽１５内の燃料集合体において加熱された後、炉心槽１５の上方に設けられた図示しないナトリウム排出管を介して原子炉容器１１外の図示しない熱交換器へと移送される。また、原子炉容器１１には、原子炉容器１１内への装置導入部としての装置導入管２１を設置することができるようになっており、図１などには装置導入管２１を設置した状態を示している。装置導入管２１は上部よりも下部のほうが細いテレスコピック構造のものであり、原子炉容器１１の蓋１８から下方へと、原子炉容器１１内の炉心槽１５の上端位置まで延びる。装置導入管２１の上端にはゲートバルブ２２が取り付けられており、ゲートバルブ２２は蓋１８に支持されている。
【００３５】
亀裂補修作業を行う場合には、ゲートバルブ２２を原子炉容器１１の蓋１８に設置し、このゲートバルブ２２の上にクレーンなどを用いて図示しないプラグ撤去装置を設置して、このプラグ撤去装置により、まず、蓋１８に設けられていた図示しないプラグを上方へと吊り上げて撤去する。その後、装置導入管２１を挿入する。続いて、図１に示すように、クレーンなどを用いてプラグ撤去装置２４をゲートバルブ２２の上に設置し、このプラグ撤去装置２４により、炉心槽１５の側部に設けられていたプラグ２５も、上方へと吊り上げて撤去する。
【００３６】
そして、プラグ撤去装置２４を装置導入管２１のゲートバルブ２２から取り外した後、図２に示すように補修装置２６を、クレーンなどの適宜の搬送装置を用いてゲートバルブ２２に取り付ける。補修装置２６は駆動装置部２７と、駆動装置部２７に接続された回転工具挿入手段としての挿入管２８と、挿入管２８の下端に設けられた補修装置本体部２９とを有している。回転工具挿入手段としては、必ずしも挿入管２８に限定するものではなく、後述する回転工具駆動手段、回転工具移動手段及び回転工具押し付け手段とともに回転工具を、原子炉容器１１内の液体ナトリウム１９中に挿入できるものであればよい。例えば、挿入管２８に代えて、単なる棒状の部材や、外径の異なる複数の円筒体を伸縮自在に重ねたテレスコピック構造のものや、マニピュレータのアームなどを用いてもよい。
【００３７】
駆動装置部２７はゲートバルブ２２上に位置し、挿入管２８は装置導入管２１内を通って下方へと延び、補修装置本体部２９は原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとの間に位置している。挿入管２８の下端部には、この管の外径よりも多少径の大きい案内部４６が設けられており、この案内部４６が炉心槽１５の上部を支持する炉心支持構造物４５の孔４５ａに嵌合している。即ち、挿入管２８は上方の蓋１８と下方の炉心支持構造物４５の２箇所で支持されている。
【００３８】
駆動装置部２７には、図示は省略するが、回転工具移動用の駆動モータと回転工具押し付け用の駆動モータと回転工具回転用の駆動モータとが設けられている。更に駆動装置部２７には、挿入管２８全体（即ち補修装置本体部２９も含めて）を、挿入管２８の中心軸回りに回転させる駆動モータも設けられている。補修装置本体部２９は、回転工具移動手段としての回転工具移動機構３０と、回転工具押し付け手段としての回転工具押し付け機構５０とから構成されている。
【００３９】
次に、図３に示すように回転工具移動機構３０を、原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとの間で水平方向に伸ばすことにより、回転工具１２を、亀裂の位置（回転工具１２の先端が亀裂と対向する位置）まで水平方向に移動させる。なお、亀裂の位置は定期検査などの検査時に把握されているため、このときの亀裂位置の検査データに基づき、回転工具移動機構３０を伸ばして回転工具１２を移動させたときに回転工具１２が、当該亀裂の位置に達するように回転工具移動機構３０などの補修装置２６の各部の寸法を設定している。なお、回転工具移動機構３０の構成の詳細については後述する（図５参照）。
【００４０】
続いて、図４及び図５に示すように回転工具押し付け機構５０を、回転工具移動機構３０の伸長方向と直交する水平方向（原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとが対向する方向）に伸ばすことにより、回転工具１２を原子炉容器１１の内面１１ａに生じている亀裂に押し付け、且つ、後述する回転工具駆動手段によって回転工具１２を回転させることにより、摩擦攪拌接合による亀裂の補修を行う。なお、回転工具移動機構５０の下端部に設けられている複数枚の羽根状の案内部５１は、補修装置本体部２９が装置導入管２１内を円滑に通過することができるようにするためのものである。回転工具移動機構５０の構成の詳細については後述する（図７，図８参照）。
【００４１】
ここで図６〜図８に基づき、回転工具移動機構３０の構成と回転工具押し付け機構５０の構成とについて説明する。
【００４２】
図６に示すように、回転工具移動機構３０は互いに平行に延びた１対の第１支持部材３２及び第２支持部材３３と、互いに回動自在に結合された１対の第１アーム３４及び第２アーム３５とを有している。第１支持部材３２は挿入管２８の下端に設けられ、鉛直方向に延びた部材である。第２支持部材３３は第１支持部材３２に対向し、第１支持部材３２と平行に鉛直方向に延びた部材である。第１支持部材３２の側面には鉛直方向に延びた第１案内部材３６が設けられ、第２支持部材３２の側面にも鉛直方向に延びた第２案内部材３７が設けられている。第１案内部材３６には鉛直方向に延びた第１案内溝３６ａが形成さ、第２案内部材３７にも鉛直方向に延びた第２案内溝３７ａが形成されている。第１アーム３４と第２アーム３５は互いの長手方向の中央部が、水平な回動軸３８を介して、矢印Ｆのように回動軸３８回りに互いに回動自在に結合されており、Ｘ字状をなしている。
【００４３】
そして、第１アーム３４の一端部３４ａは、水平な回動軸３９を介して第１支持部材３２に結合され、矢印Ｇのように回動軸３９回りに回動自在となっている。第１アーム３４の他端部３４ｂは、第２支持部材３３に第２支持部材３３の長手方向に沿って移動自在に結合されている。即ち、第１アーム３４の他端部３４ｂには第１案内ピン４０が突設されており、この第１案内ピン４０が、第２案内部材３７の第２案内溝３７ａに嵌入され、第２案内溝３７ａ内を矢印Ｈのように第２案内溝３７ａの長手方向に移動自在となっている。
【００４４】
また、第２アーム３５の一端部３５ａは、第１支持部材３２に第１支持部材３２の長手方向に沿って移動自在に結合されている。即ち、第２アーム３５の他端部３５ａには第２案内ピン４１が突設されており、この第２案内ピン４１が、第１案内部材３６の第１案内溝３６ａに嵌入され、第１案内溝３６ａ内を矢印Ｉのように第１案内溝３６ａの長手方向に移動自在となっている。第２アーム３５の他端部３５ｂは、水平な回動軸４２を介して第２支持部材３３に結合されており、矢印Ｊのように回動軸４２回りに回動自在となっている。なお、第１アーム３４及び第２アーム３５の両側の部分にはそれぞれ補強部材４３が取り付けられている。
【００４５】
また、第１支持部材３２側にはネジ軸７１と、回転軸７２と、回転軸７３とが設けられている。これらのネジ軸７１及び回転軸７２，７３は何れも、挿入管２８内を通って鉛直方向に第１支持部材３２の下端部から、駆動装置部２７（図２，図３参照）まで延びている。なお、ネジ軸７１は、その途中の部分７１ａから下の部分にネジが切られており、同部分７１ａから上の部分はネジが切られていない単なる回転軸となっている。
【００４６】
ネジ軸７１は、上端部が駆動装置部２７に設けられた回転工具移動用の駆動モータの回転軸に直接或いはギアなどの連結手段を介して結合されており、同駆動モータによって矢印Ｍのように回転駆動される。回転軸７２は、上端部が駆動装置部２７に設けられた回転工具押し付け用の駆動モータの回転軸に直接或いはギアなどの連結手段を介して結合されており、同駆動モータによって矢印Ｎのように回転駆動される。回転軸７３は、上端部が駆動装置部２７に設けられた回転工具回転用の駆動モータの回転軸に直接或いはギアなどの連結手段を介して結合されており、同駆動モータによって矢印Ｏのように回転駆動される。なお、ネジ軸７１及び回転軸７２，７３の下端部は、第１支持部材３２の下端部に回転自在に支持されている。
【００４７】
そして、第２アーム３５の一端部３５ａには、ネジ軸７１に螺合したナット４４が設けられている。ナット４４は第２案内ピン４１に結合されており、第２アーム３５の一端部３５ａに対して、第２案内ピン４１とともに回動自在となっている。従って、回転工具移動用の駆動モータによってネジ軸７１が回転駆動されると、その回転方向に応じて、第２アーム３５の一端部３５ａがナット４４とともに矢印Ｉのように第１支持部材３２の長手方向に沿って上方又は下方に移動する。即ち、前記駆動モータとネジ軸７１とナット４４はアーム移動手段を構成している。
【００４８】
前記アーム移動手段によって第２アーム３５の一端部３５ａを上方へ移動させたときには、第１アーム３４及び第２アーム３５が各回動軸３８，３９，４２回りに回動して、第１アーム３４の他端部３４ｂも上方へ移動し、前記アーム移動手段によって第２アーム３５の一端部３５ａを下方へ移動させたときには、第１アーム３４及び第２アーム３５が各回動軸３８，３９，４２回りに回動して、第１アーム３４の他端部３４ｂも下方へ移動する。
【００４９】
即ち、前記アーム移動手段による第２アーム３５の一端部３５ａの移動方向に応じて、第１アーム３４と第２アーム３５の一端部３４ａ，３５ａ同士及び他端部３４ｂ，３５ｂ同士が、第１支持部材３２及び第２支持部材３３の長手方向に沿って互いに近接したときには、矢印Ｋのように回転工具１２を第２支持部材３３とともに第１支持部材３２から離れる方向に移動させ、第１アーム３４と第２アーム３５の一端部３４ａ，３５ａ同士及び他端部３４ｂ，３５ｂ同士が前記長手方向に沿って互いに離間したときには、矢印Ｌのように回転工具１２を第２支持部材３３とともに第１支持部材３２に近づく方向に移動させる構成となっている。
【００５０】
図６中に二点鎖線で示す第２支持部材３３の状態は、第２支持部材３３を第１支持部材３２に最も近づけたときの状態である。なお、矢印Ｋのように第２支持部材３３を第１支持部材３２から離れる方向に移動させる際、第２支持部材３３（回転工具１２）をどこまで移動させるかは、図示例では第１案内部材３６の第１案内溝３６ａの長さや位置、又は、第２案内部材３７の第２案内溝３７ａの長さや位置によって規定することができる。但し、これ以外にも、例えば第１アーム３４又は第２アーム３５の動き（移動や回動）を規制する部材を適宜設けることや、駆動モータ（ネジ軸７１）の回転数を調整することなどによっても、第２支持部材３３（回転工具１２）の移動距離を規定することができる。
【００５１】
また、回転軸７２は、第１支持部材３２の長手方向に沿って配設された回転軸７４と、ギア７５を介して連結されている。即ち、回転軸７２の回転はギア７５を介して回転軸７４に伝達される。回転軸７３は、第１支持部材３２の長手方向に沿って配設された回転軸７６と、ギア７７を介して連結されている。即ち、回転軸７３の回転はギア７７を介して回転軸７６に伝達される。なお、回転軸７４，７６の一端側（下端側）は第１支持部材３２の下端部に回転自在に支持されている。
【００５２】
そして、回転軸７４の他端側は、ユニバーサルジョイント７８を介して、回転軸７９の一端側に連結されている。回転軸７９の他端側は、中空の回転軸８０の一端側に同一端側から回転軸８０内に挿入するようにして連結されている。回転軸８０の他端側は、同他端側から回転軸８０内に回転軸８１の一端側を挿入するようにして、回転軸８１の一端側に連結されている。回転軸８０と回転軸７９及び回転軸８０と回転軸８１は何れも、回転力は伝達可能で且つ軸方向へは移動（伸縮）自在となっている。また、回転軸８１の他端側は、ユニバーサルジョイント８２を介して、第２支持部材３３の長手方向に沿って配設された中空の回転軸８３の一端側に連結されている。回転軸８３の他端側は、同他端側から回転軸８３内に、第２支持部材３３の長手方向に沿って配設された回転軸８４の一端側を挿入するようにして、回転軸８４の一端側に連結されている。そして、回転軸８４の他端側は、ギアボックス８５内のギア８６（図８参照）に連結されている。回転軸８３と回転軸８４も、回転力は伝達可能で且つ軸方向へは移動（伸縮）自在となっている。
【００５３】
一方、回転軸７６の他端側は、ユニバーサルジョイント８７を介して、回転軸８８の一端側に連結されている。回転軸８８の他端側は、中空の回転軸８９の一端側に同一端側から回転軸８９内に挿入するようにして連結されている。回転軸８９の他端側は、中空の回転軸９０の一端側に同一端側から回転軸９０内に挿入するようにして連結されている。そして、回転軸９０の他端側は、ユニバーサルジョイント９１を介して、ギアボックス９２内のギア９３（図８参照）に連結されている。回転軸８８と回転軸８９及び回転軸８９と回転軸９０は何れも、回転力は伝達可能で且つ軸方向へは移動（伸縮）自在となっている。
【００５４】
従って、回転軸７９，８０，８１，８３，８４と回転軸８８，８９，９０は何れも、矢印Ｋのように第２支持部材３３を第１支持部材３２から離れる方向に移動させるときには、図６のように伸長した状態となる一方、矢印Ｌのように第２支持部材３３を第１支持部材３２に近づける方向に移動させるときには、逆に縮退して全長が短くなる。
【００５５】
図７及び図８に示すように、回転工具移動機構５０は、前述のように原子炉容器１１内の液体ナトリウム１９中に挿入されて（図２〜図４参照）、被補修部の表面としての原子炉容器１１の内面１１ａと、この内面１１ａに対向する対向面としての炉心槽１５の外面１５ａとの間で使用されるものであり、ネジ軸５２と、ギア５５，５６，８６などからなるネジ軸駆動手段と、１対の第１ナット５３及び第２ナット５４と、第１〜第４のアーム５７，５８，５９，６０とを有している。
【００５６】
第２支持部材３３の正面には支持板６１が固定されている。補修装置本体部２９（回転工具移動機構５０）を原子炉容器１１内に挿入したとき、ネジ軸５２は原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとの間に位置する。ネジ軸５２は第２支持部材３３の長手方向（鉛直方向）に延びて内面１１ａ及び外面１５ａと平行になっており、一端部（上端部）がギアボックス８５内のギア５６に結合され、他端部（下端部）が支持板６１に回転自在に支持されている。
【００５７】
ギアボックス８５内にはネジ軸５２に結合されたギア５６と、回転軸８４に結合されたギア８６と、ギア５６とギア８６の間に設けられて両ギア５６，８６と噛合するギア５５とが、それぞれ回動自在に設けられている。従って、駆動装置部２７（図２，図３参照）に設けられている回転工具押し付け用の駆動モータによって回転軸７２（図６参照）が回転駆動されると、回転軸７４，７９，８０，８１，８３，８４（図６参照）及びギア５５，５６，８６を介して、矢印Ｐ，Ｑのようにネジ軸５２が回転駆動される。即ち、前記駆動モータ、回転軸７２，７４，７９，８０，８１，８３，８４、ユニバーサルジョイント７８，８２及びギア５５，５６，８６は、ネジ軸５２を回転させるネジ軸駆動手段を構成している。
【００５８】
第１ナット５３及び第２ナット５４はネジ軸５２に螺合している。第１ナット５３はネジ軸５２の一端側（上端側）に位置し、第２ナット５４はネジ軸５２の他端側（下端側）に位置している。ネジ軸５２は、第１ナット５３と螺合している一方側の部分５２ａ（上半分）に形成されているネジの方向と、第２ナット５４と螺合している他方側の部分５２ｂ（下半分）に形成されているネジの方向とが逆になっている。従って、ネジ軸５２が一方向（例えば矢印Ｐ方向）に回転すると、第１ナット５３と第２ナット５４は図７中に実線で示すようにネジ軸５２の軸方向に沿って互いに接近するように移動する一方、ネジ軸５２が他方向（例えば矢印Ｑ方向）に回転すると、第１ナット５３と第２ナット５４は図７中に二点鎖線で示すようにネジ軸５２の軸方向に沿って互いに離間するように移動する。
【００５９】
第１アーム５７の一端部は、水平な回動軸６２Ａを介して、第１ナット５３に結合され、回動軸６２Ａ回り回動自在となっている。第１アーム５７の他端部は、水平な回動軸６２Ｂを介して、ネジ軸５２よりも原子炉容器１１の内面１１ａ寄りに位置し且つ回転工具１２を回転自在に保持する工具保持部６３のアーム結合部６３Ａに結合され、回動軸６２Ｂ回りに回動自在となっている。第２アーム５８の一端部は、水平な回動軸６２Ｃを介して、第２ナット５４に結合され、回動軸６２Ｃ回り回動自在となっている。第２アーム５８の他端部は、水平な回動軸６２Ｄを介して、工具保持部６３のアーム結合部６３Ａに結合され、回動軸６２Ｄ回りに回動自在となっている。そして、第１アーム５７と第２アーム５８は、ネジ軸５２側に広がるＶ字状をなしている。
【００６０】
第３アーム５９の一端部は、水平な回動軸６２Ｅを介して、第１ナット５３に結合され、回動軸６２Ｅ回り回動自在となっている。第３アーム５９の他端部は、水平な回動軸６２Ｆを介して、ネジ軸５２よりも炉心槽１５の外面１５ａ寄りに位置する反力受け部６４に結合され、回動軸６２Ｆ回りに回動自在となっている。第４アーム６０の一端部は、水平な回動軸６２Ｇを介して、第２ナット５４に結合され、回動軸６２Ｇ回り回動自在となっている。第４アーム６０の他端部は、水平な回動軸６２Ｈを介して、反力受け部６４に結合され、回動軸６２Ｈ回りに回動自在となっている。そして、第３アーム５９と第４アーム６０は、ネジ軸５２側に広がるＶ字状をなしている。即ち、第１アーム５７及び第２アーム５８と、第３アーム５９及び第４アーム６０は、ネジ軸５２を中心にして左右対称な形状となっている。
【００６１】
工具保持部６３には傘歯車６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃが回転自在に支持されている。傘歯車６５Ａと傘歯車６５Ｂは対向しており、回転軸がネジ軸５２と平行になっている。傘歯車６５Ｃは傘歯車６５Ａと傘歯車６５Ｂの間に位置して、傘歯車６５Ａ，６５Ｂに噛合しており、回転軸が傘歯車６５Ａ，６５Ｂの回転軸に対して垂直になっている。そして、この傘歯車６５Ｃの回転軸に回転工具１２の回転軸が結合されている。即ち、回転工具１２の軸方向はネジ軸５２と直交しており、回転工具１２の先端側は原子炉容器１１の内面１１ａに向かっている。また、傘歯車６５Ａは、フレキシブルシャフト９６を介して、ギアボックス９２内のギア９５に連結されている。ギアボックス９２内にはフレキシブルシャフト９６に結合されたギア９５と、回転軸９０に結合されたギア９３と、ギア９３とギア９５の間に設けられて両ギア９３，９５と噛合するギア９４とが、それぞれ回動自在に設けられている。
【００６２】
従って、駆動装置部２７（図２，図３参照）に設けられている回転工具回転用の駆動モータによって回転軸７３（図６参照）が回転駆動されると、回転軸７６，８８，８９，９０（図６参照）、ギア９３，９４，９５、フレキシブルシャフト９６及び傘歯車６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃを介して、矢印Ｒのように回転工具１２が回転駆動される。即ち、前記駆動モータと、回転軸７３，７６，８８，８９，９０、ユニバーサルジョイント８７，９１、ギア７７，９３，９４，９５、フレキシブルシャフト９６及び傘歯車６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃからなる回転力伝達機構（回転力伝達手段）は、回転工具１２を回転させる回転工具駆動手段を構成している。
【００６３】
また、反力受け部６４は、１対の軸受６４Ａ，６４Ｂによって矢印Ｖのように回転自在に支持されたローラ６４Ｃと、円筒状の案内軸６４Ｄと、アーム５９，６０が結合されたアーム結合部６４Ｅと、アーム結合部６４Ｅと軸受６４Ａ，６４Ｂとの間に介設されて、両端部がこれらに固定されたバネ６４Ｆとを有してなるものである。ローラ６４Ｃの回転軸は鉛直方向に沿って炉心槽１５の外面１５ａと平行になっている。即ち、ローラ６４Ｃは、外周面（転動面）が炉心槽１５の外面１５ａに向かうように設けられている。バネ６４Ｆは、軸受６４Ａ，６４Ｂとともにローラ６４Ｃを、炉心槽１５の外面１５ａ側に付勢する。案内軸６４Ｄは、バネ６４Ｆの内側に位置し、一端側が軸受６４Ａ，６４Ｂに結合され、他端側が、矢印Ｓのように案内軸６４Ｄの軸方向に移動可能にアーム結合部６４Ｅの案内孔６４Ｅ−１に挿入されている。
【００６４】
従って、図７に二点鎖線で示す状態において、前記ネジ軸駆動手段によりネジ軸５２を一方に回転させて第１ナット５３と第２ナット５４を接近させると、図７に実線で示すように第１アーム５７及び第２アーム５８が原子炉容器１１の内面１１ａ方向に伸びて、工具保持部６３が原子炉容器１１の内面１１ａ方向に移動することにより、回転工具１２が内面１１ａの亀裂に当接し、且つ、第３アーム５９及び第４アーム６０が炉心槽１５の外面１５ａ方向に伸びて、炉心槽１５の外面１５ａ方向に移動することにより、同外面１５ａに反力受け部６４（ローラ６４Ｃ）が当接して、回転工具１２を前記亀裂に押し付けることができる。具体的には、このとき回転工具１２は亀裂が生じている部分の原子炉容器１１の内面１１ａ（即ち原子炉容器１１を形成しているステンレスなどの金属材料（母材）の表面）に押し付けられることになる。そして、このときに回転工具１２を亀裂（原子炉容器１１の内面１１ａ）に押し付ける力の反力は、反力受け部６４（ローラ６４Ｃ）を介して炉心槽１５の外面１５ａで受ける。
【００６５】
この状態で前記回転工具駆動手段により、回転工具１２を矢印Ｒのように回転させれば、摩擦攪拌接合によって亀裂を補修することができる。即ち、回転工具１２と亀裂が生じている部分の母材との間の摩擦で当該母材が固相のまま流動化（塑性流動化）して攪拌されることにより、当該母材によって亀裂が塞がれる。
【００６６】
なお、原子炉容器１１は半球状の底部の上に複数の円筒状の胴体部を積み重ねて、それぞれの重ね合わせ部を周方向に溶接してなるものであるため、この溶接部に生じる亀裂も一般に周方向（溶接部の長手方向）沿って延びて（進展して）いく。従って、亀裂が周方向に延びているとき（回転工具１２の大きさに比べて長くなっているとき）には、回転工具移動機構３０により回転工具１２を、当該亀裂の進展方向（長手方向）に沿って移動させる必要がある。図９には、このときの様子を示している。
【００６７】
図９（ａ）に示すような亀裂１００、即ち原子炉容器１１の内面１１ａの溶接部において同溶接部の長手方向（周方向）に沿って延びた亀裂１００が検出された場合、まず、図９（ａ）示すように回転工具移動機構３０の伸長によって回転工具１２を、矢印Ｋのように亀裂１００の端部の位置（即ち回転工具１２の先端が亀裂１００の端部と向かい合う位置）まで移動させる。次に図９（ｂ）に示すように回転工具押し付け機構５０の伸長によって回転工具１２を、矢印Ｔのように亀裂１００の端部に押し付け、且つ、前記回転工具駆動手段によって回転工具１２を、矢印Ｒのように回転させる。
【００６８】
その結果、図９（ｃ）のように亀裂１００の端部において、母材（原子炉容器１１を形成するステンレスなどの金属材料）と回転工具１２との摩擦により、同母材が塑性流動化し、回転工具１２が、亀裂１００の深さ方向へと同母材内に入り込んでいき、回転工具１２のヘッド部１２Ａが母材表面（原子炉容器１１の内面１１ａ）に当接する。そして、図９（ｄ）に示すように塑性流動化された範囲で母材が攪拌されることにより、亀裂１００の端部が接合される。更に、図９（ｅ）に示すように回転工具移動機構３０の縮退によって矢印Ｌのように回転工具１２を、亀裂１００の進展方向（長手方向）に沿って移動させることにより、順次母材が塑性流動化されて攪拌される。かくして、亀裂１００全体が摩擦攪拌接合によって補修される。
【００６９】
この摩擦攪拌接合による亀裂補修では、液体ナトリウム中であっても、即ち亀裂１００内に液体ナトリウムが入り込んでいる状態であっても、当該液体ナトリウムは補修時に亀裂１００の外に排出され、補修後に母材内に液体ナトリウムが閉じ込められることはない。この原因としては塑性流動化した母材によって亀裂１００内が塞がれることにより、亀裂１００内の液体ナトリウムが亀裂１００の外に押し出されることや、塑性流動化した母材は母材表面（原子炉容器１１の内面１１ａ）に向かって流動するという性質があるため、この母材の流動に伴って亀裂１００内の液体ナトリウムも、母材表面へと移動して亀裂１００の外に流れ出るということが考えられる。
【００７０】
なお、原子炉容器１１内の液体ナトリウム１９中で摩擦攪拌接合による亀裂補修を行う補修装置としては、必ずしも上記のような構成のものに限定するものではなく、例えば図１０に示すような構成とすることもできる。図１０の補修装置は、回転工具１２を回転自在に保持する工具保持部１１２を、マニピュレータのアーム１１１の先端に取り付けた構成のものである。この場合、マニピュレータ１１１（アーム１１１等）が、回転工具移動手段、回転工具押し付け手段及び回転工具挿入手段として機能する。また、回転工具１２は、工具保持部１１２に設けた駆動モータ（回転工具駆動手段）によって回転駆動するようにしてもよく、或いは、原子炉容器１１外などの回転工具１２から離れた位置に設けた駆動モータ（回転工具駆動手段）と、この駆動モータの回転力を液体ナトリウム１９中の回転工具１２に伝達する回転力伝達手段（例えば回転軸、ユニバーサルジョイント及びギアを有してなる回転力伝達機構）とによって、回転駆動するようにしてもよい。
【００７１】
この補修装置による補修作業の手順について説明すると、まず、図１０（ａ）に示すようにマニピュレータ（アーム１１１）により、回転工具１２を亀裂１００の位置（回転工具１２の先端が亀裂１００と向かい合う位置）まで移動する。次に、図１０（ｂ）に示すようにマニピュレータ（アーム１１１）により、回転工具１２を矢印Ｔのように亀裂１００に押し付け、且つ、回転工具駆動手段によって回転工具１２を回転させる。その結果、母材（原子炉容器１１を形成するステンレスなどの金属材料）と回転工具１２との摩擦により、同母材が塑性流動化し、回転工具１２が、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように亀裂１００の深さ方向へと同母材内に入り込んでいき、回転工具１２のヘッド部１２Ａが母材表面（原子炉容器１１の内面１１ａ）に当接する。かくして、摩擦攪拌接合により、亀裂１００が補修される。
【００７２】
また、亀裂１００が長い場合には、図１０（ｃ）に示す状態から、更にマニピュレータ（アーム１１１）によって図１０（ｃ）の紙面と直交する方向、即ち亀裂１００の長手方向に沿って回転工具１２を移動させる。かくして、亀裂１００全体が摩擦攪拌接合によって補修される。
【００７３】
以上のように、本実施の形態例の補修装置（補修方法）によれば、回転工具挿入手段（挿入管２８又はマニピュレータ）によって回転工具１２を原子炉容器１１内の液体ナトリウム１９中に挿入し、回転工具移動手段（回転工具移動機構３０又はマニピュレータ）によって回転工具１２を亀裂の位置まで移動させ、回転工具押し付け手段（回転工具押し付け機構５０又はマニピュレータ）によって回転工具１２を亀裂に押し付け、回転工具駆動手段（駆動モータ等）によって回転工具１２を回転駆動して、摩擦攪拌接合による亀裂の補修を行うため、摩擦攪拌接合時に亀裂内の液体ナトリウムが亀裂の外に排出される。このため、液体ナトリウム中での補修作業であっても、母材内に液体ナトリウムを閉じ込めることがなく、非常に良好な補修結果が得られる。摩擦攪拌接合による亀裂補修部の強度試験を行った結果、当該亀裂補修部は母材と同等の強度を有することが確認された。従って、補修前の原子炉容器１１内からの燃料集合体や液体ナトリウム１９の取り出しや、補修後の原子炉容器１１内への燃料集合体の挿入や液体ナトリウム１９の充填といった非常に手間と時間のかかる作業をすることなく、亀裂補修を行うことができる。
【００７４】
また、回転工具移動手段、回転工具押し付け手段及び回転工具挿入手段としてマニピュレータを用いる場合には、容易に摩擦攪拌接合による亀裂補修を行うことができる。
【００７５】
また、回転工具駆動手段は、原子炉容器１１の外に設けた駆動モータと、駆動モータの回転力を液体ナトリウム中の回転工具１２に伝達する回転力伝達手段（回転軸７３，７６，８８，８９，９０など）とを有してなるものであるため、駆動モータを液体ナトリウム中に挿入することなく遠隔から、回転工具１２を回転駆動することができる。
【００７６】
また、回転工具移動機構３０は、互い平行に延びた１対の第１支持部材３２及び第２支持部材３３と、一端部３４ａが第１支持部材３２に回動自在に結合され、他端部３４ｂが第２支持部材３３に第２支持部材３３の長手方向に移動自在に結合された第１アーム３４と、長手方向の中央部において第１アーム３４の長手方向の中央部と回動自在に結合されて第１アーム３４とともにＸ字状をなし、一端部３５ａが第１支持部材３２に第１支持部材３２の長手方向に沿って移動自在に結合され、他端部３５ｂが第２支持部材３３に回動自在に結合された第２アーム３５と、第２アーム３５の一端部３５ａを第１支持部材３２の長手方向に沿って移動させるアーム移動手段（駆動モータ、ネジ軸７１、ナット４４）とを有し、このアーム移動手段による第２アーム３５の一端部３５ａの移動方向に応じて、第１アーム３４と第２アーム３５の一端部３４ａ，３５ａ同士及び他端部３４ｂ，３５ｂ同士が前記長手方向に沿って互いに近接したときには、回転工具１２を第２支持部材３３とともに第１支持部材３２から離れる方向に移動させ、第１アーム３４と第２アーム３５の一端部３４ａ，３５ａ同士及び他端部３４ｂ，３５ｂ同士が前記長手方向に沿って互いに離間したときには、回転工具１２を第２支持部材３３とともに第１支持部材３２に近づく方向に移動させる構成であるため、簡易な構成で確実に回転工具１２を亀裂の位置まで移動させることができる。
【００７７】
また、回転工具押し付け機構５０は、原子炉容器１１の内面１１ａと、この内面１１ａと対向している炉心槽１５の外面１５ａとの間で使用されるものであって、原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとの間に位置するネジ軸５２と、ネジ軸５２を回転させるネジ軸駆動手段（駆動モータ、回転軸７２，７４，７９，８０，８１，８３，８４、ユニバーサルジョイント７８，８２、ギア５５，５６，８６）と、ネジ軸５２に螺合し、ネジ軸５２の回転方向に応じて、ネジ軸５２の軸方向に互い接近又は離間するように移動する１対の第１ナット５３及び第２ナット５４と、一端部が第１ナット５３に回動自在に結合され、他端部が、ネジ軸５２よりも原子炉容器１１の内面１１ａ寄りに位置して回転工具１２を回転自在に保持する工具保持部６３に回動自在に結合された第１アーム５７と、一端部が第２ナット５４に回動自在に結合され、他端部が工具保持部６３に回動自在に結合されて第１アーム５７とともにネジ軸５２側に広がるＶ字状をなす第２アーム５８と、一端部が第１ナット５３に回動自在に結合され、他端部が、ネジ軸５２よりも炉心槽１５の外面１５ａ寄りに位置する反力受け部６４に回動自在に結合された第３アーム５９と、一端部が第２ナット５４に回動自在に結合され、他端部が反力受け部６４に回動自在に結合されて第３アーム５９とともにネジ軸５２側に広がるＶ字状をなす第４アーム６０とを有し、前記ネジ軸駆動手段によりネジ軸５２を一方に回転させて第１ナット５３と第２ナット５４を接近させたとき、第１アーム５７及び第２アーム５８が原子炉容器１１の内面１１ａ方向に伸びて工具保持部６３が原子炉容器１１の内面１１ａ方向に移動することにより、回転工具１２が亀裂に当接し、且つ、第３アーム５９及び第４アーム６０が炉心槽１５の外面１５ａ方向に伸びて反力受け部６４が炉心槽１５の外面１５ａ方向に移動することにより、同外面１５ａに反力受け部６４が当接して、回転工具１２を亀裂に押し付ける構成であるため、簡易な構成で確実に回転工具１２を亀裂に押し付けることができ、対向面として炉心槽１５の外面１５ａを有する原子炉容器１１の内面１１ａの亀裂補修に適用して最適なものである。即ち、原子炉容器１１の内面１１ａと炉心槽１５の外面１５ａとが対向していることを利用して、原子炉容器１１の内面１１ａの亀裂に回転工具１２を容易且つ確実に押し付けることができる。
【００７８】
また、回転工具押し付け機構５０の反力受け部６４は、炉心槽１５の外面１５ａに当接して外面１５ａ上を転動自在に支持されたローラ６４Ｃと、ローラ６４Ｃを外面１５ａ側に付勢するバネ６４Ｆとを有してなるものであるため、回転工具１２を亀裂の長さ方向に沿って移動させるとき、炉心槽１５の外面１５ａと原子炉容器１１の内面１１ａとの間隔に多少の変化があっても、この間隔の変化をバネ６４Ｆによって吸収することができ、且つ、反力受け部６４はローラ６４Ｃによって円滑に外面１５ａ上を移動することができる。
【００７９】
なお、この回転工具押し付け機構５０は、原子炉容器１１の内面１１ａの亀裂を補修する場合に限らず、炉心槽１５の外面１５ａの亀裂を補修する場合にも適用することができる。
【００８０】
また、本発明の補修方法及び補修装置は、特に上記のようにナトリウム冷却炉の原子炉容器１１内の液体ナトリウム１９中で亀裂補修を行う場合に適用して有用なものであるが、必ずしもこれに限定するものではなく、ナトリウム冷却炉の原子炉以外の補修対象設備にも適用することができ、また、液体ナトリウム以外の液体金属や水などの液体中での亀裂補修にも適用することができる。例えば、軽水炉の原子炉容器内の水中で原子炉容器の内面や炉心槽の外面の亀裂補修を行う場合などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は補修対象設備内の液体金属中で、前記補修対象設備内の被補修部の表面に生じている亀裂の補修をする補修方法及び補修装置に関するものであり、特にナトリウム冷却炉の原子炉の原子炉容器内の液体ナトリウム中などにおいて亀裂補修を行う場合に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態例に係る補修装置による亀裂補修方法の手順（プラグ撤去）を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態例に係る補修装置による亀裂補修方法の手順（回転工具の挿入）を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態例に係る補修装置による亀裂補修方法の手順（回転工具の位置調整）を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態例に係る補修装置による亀裂補修方法の手順（亀裂補修の開始）を示す説明図である。
【図５】図４のＡ部拡大図である。
【図６】図３のＢ部拡大図である。
【図７】図５のＣ部拡大図である。
【図８】図７のＤ方向矢視図である。
【図９】前記補修装置の摩擦攪拌接合による亀裂補修の様子を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態例に係る他の補修装置の要部構成を示す図である。
【図１１】従来の一般的なアーク溶接を適用した場合の亀裂補修方法の説明図である。
【図１２】原子炉容器内から燃料集合体と液体ナトリウムを抜き取って亀裂補修を行う場合の説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  被補修部
１ａ  表面
２  容器
３  溶接トーチ
４  ブロア
５  亀裂
６  液体ナトリウム
７  原子炉容器
８  液体ナトリウム
９  燃料集合体
１０  補修装置
１１  原子炉容器
１１ａ  内面
１２  回転工具
１２Ａ  ヘッド部
１３  床
１４  ガードベッセル
１５  炉心槽
１５ａ  外面
１６  炉心支持構造物
１７  制御棒駆動装置
１８  蓋
１９  液体ナトリウム
２０  ナトリウム供給管
２１  装置導入管
２２，２３  ゲートバルブ
２４  プラグ撤去装置
２５  プラグ
２６  補修装置
２７  駆動装置部
２８  挿入管
２９  補修装置本体部
３０  回転工具移動機構
３２  第１支持部材
３３  第２支持部材
３４  第１アーム
３４ａ  一端部
３４ｂ  他端部
３５  第２アーム
３５ａ  一端部
３５ｂ  他端部
３６  第１案内部材
３６ａ  第１案内溝
３７  第２案内部材
３７ａ  第２案内溝
３８，３９，４０，４１，４２  回動軸
４３  補強部材
４４  ナット
４５  炉心支持構造物
４６  案内部
５０  回転工具押し付け機構
５１  案内部
５２  ネジ軸
５２ａ  一方側の部分
５２ｂ  他方側の部分
５３  第１ナット
５４  第２ナット
５５，５６  ギア
５７  第１アーム
５８  第２アーム
５９  第３アーム
６０  第４アーム
６１  支持板
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ，６２Ｈ  回動軸
６３  工具保持部
６３Ａ  アーム結合部
６４  反力受け部
６４Ａ，６４Ｂ  軸受
６４Ｃ  ローラ
６４Ｄ  案内軸
６４Ｅ  アーム結合部
６４Ｅ−１  案内孔
６４Ｆ  バネ
６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ  傘歯車
７１  ネジ軸
７１ａ  部分
７２，７３  回転軸
７４  回転軸
７５  ギア
７６  回転軸
７７  ギア
７８  ユニバーサルジョイント
７９，８０，８１  回転軸
８２  ユニバーサルジョイント
８３，８４  回転軸
８５  ギアボックス
８６  ギア
８７  ユニバーサルジョイント
８８，８９，９０  回転軸
９１  ユニバーサルジョイント
９２  ギアボックス
９３，９４，９５  ギア
９６  フレキシブルシャフト
１００  亀裂
１１１  アーム
１１２  工具保持部
【図１】
2007083267.tif 000003
【図２】
2007083267.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007083267.tif 000006
【図５】
2007083267.tif 000007
【図６】
2007083267.tif 000008
【図７】
2007083267.tif 000009
【図８】
2007083267.tif 000010
【図９】
2007083267.tif 000011
【図１０】
2007083267.tif 000012
【図１１】
2007083267.tif 000013
【図１２】
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