(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部シールドと、この上部シールドに移動自在に取付けられた下部シールドと、前記上部シールドに設けられてショットを投射するノズルと、このノズルに接続されノズルにショットを搬送する搬送ホースと、前記ノズルから投射されたショットを吸引する吸引ホースと、前記上部シールド及び下部シールドに設けられ被施工部位を包囲して当接する上下一対の上部ブラシ及び下部ブラシと、上部シールドに取付けられて下部シールドを被施工部位へ押付ける押付けシリンダとを備えたことを特徴とする原子炉内ショットピーニング施工装置。
【請求項２】
前記被施工部位は原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとシュラウドサポートシリンダ間の溶接線近傍で段差部を有するものからなり、前記シュラウドの周方向にガイドレールを設け、このガイドレールを挟み込み走行する固定ローラおよび上下方向自在の可動ローラを設け、この可動ローラを前記上部シールドに取付けてなることを特徴とする請求項１記載の原子炉内ショットピーニング施工装置。
【請求項３】
前記上部シールドと前記下部シールドとの間にショット漏洩防止用金網を設けてなることを特徴とする請求項１又は２記載の原子炉内ショットピーニング施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば原子炉圧力容器内に設置されているシュラウドの溶接部をショットピーニングして予防保全するための原子炉内ショットピーニング施工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば沸騰水型原子炉においては炉内構造物として炉心を包囲するシュラウドが設置されているが、このシュラウドとこれを支えるシュラウドサポートリングは、例えばオーステナイト系ステンレス鋼または高ニッケル合金などの十分な耐食性と高温強度を有する材料で構成されている。
【０００３】
しかしながら、これらの材料は高温高圧環境下での長期に亘る運転および中性子照射に起因する材料劣化の問題が懸念されている。特に、炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応力が形成されているため、潜在的な応力腐食割れ発生の可能性を有している。
【０００４】
この応力腐食割れ発生を防止する予防保全のためにショットピーニング処理が行われているが、ショットピーニング処理は金属の小球（以下、ショットと記す）を水流、高圧空気などにより高速で被施工面に投射し、その運動エネルギーを利用して被施工面を塑性変形させて引張り残留応力を圧縮応力に変え、これにより応力腐食割れの３要因（材料、環境、応力）の一つである応力因子（溶接時の引張り残留応力）を除去して溶接部近傍の応力腐食割れを防止する処理方法である。
【０００５】
従来、シュラウドの内外周部の溶接線近傍をショットピーニング施工する場合、シュラウド上方の上部格子板にショットピーニング施工装置を設置し、施工を行う溶接線近傍にピーニングヘッドを押付ける。そして、ピーニングヘッド設置後、施工装置をシュラウドの周方向に移動させ、被施工部の溶接線近傍にショットピーニング施工を行う。
【０００６】
対象となる溶接線は、シュラウドの周方向または鉛直方向に沿っており、ピーニングヘッドを動かしながら施工を行う方法と、ピーニングヘッドを固定して施工を行う方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原子炉炉底部のシュラウドとシュラウドサポートシリンダ間の溶接線近傍をショットピーニングする場合、シュラウドとシュラウドサポートシリンダの厚さが異なるため、段差がある部位の施工を行う必要がある。
【０００８】
従来のショットピーニング施工装置は、段差のない部位の施工は可能であるが、段差を有する部位の施工に関してはショットが漏洩する課題があるとともに、ジェットポンプとシュラウドの狭隘部にショットピーニング施工装置を設置する必要があるために、ショットピーニング施工装置の大きさが制限されてしまい施工できない部位が発生するという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、原子炉圧力容器内に設置したシュラウドとシュラウドサポートシリンダ間に段差を有する部位の溶接線近傍のショットピーニング施工が可能であり、かつ、ジェットポンプとシュラウド間の狭隘部にも設置でき、しかも、周方向および上下に移動ができる原子炉内ショットピーニング施工装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、上部シールドと、この上部シールドに移動自在に取付けられた下部シールドと、前記上部シールドに設けられてショットを投射するノズルと、このノズルに接続されノズルにショットを搬送する搬送ホースと、前記ノズルから投射されたショットを吸引する吸引ホースと、前記上部シールド及び下部シールドに設けられ被施工部位を包囲して当接する上下一対の上部ブラシ及び下部ブラシと、上部シールドに取付けられて下部シールドを被施工部位へ押付ける押付けシリンダとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明において、シュラウドとシュラウドサポートシリンダ間の溶接部近傍を水中でショットピーニングする装置で、段差部がある施工部位に対して上部シールドが設置され、上部シールドに対して下部シールドが前後に移動可能な構造になっているので、施工部位に段差を有しても上部、下部シールドをシュラウド壁面に密着できる。
【００１２】
また、上部シールドと下部シールドの間にショット漏洩防止用金網を配置しているので、ショット漏洩のない信頼性の高い施工が可能である。上部シールド、下部シールド内でショット投射ノズルは上下に昇降可能なため、上部、下部シールドを動かさずに縦方向の施工が可能である。
【００１３】
下部シールドに設けた下部ブラシ内でノズル下方に半円筒形の反射板を配置することにより、下部シールドとシュラウドの押付け部に直接ショットが当たることがないので、ショットが漏洩することがないショットピーニング施工が可能である。
【００１４】
固定ローラに対して、固定ローラ下方に位置している可動ローラは上下方向に移動可能であるので、シュラウドガイドレールのラックを可動ローラで挟み込み装置を固定することができる。固定ローラ、可動ローラは周方向に移動可能であるので、走行駆動モータにより装置はシュラウドガイドレールのラックを周方向に移動することができる。
【００１５】
ショットを水流により搬送、および吸引するショット搬送、吸引ホースを有し、ポンプシステム側からショットを搬送しショット投射ノズルよりショットを投射し、上下シールド内でショットを吸引しポンプシステムへ回収するので、ショットを循環させながら施工できる。
【００１６】
また、請求項１に対応する発明は、前記上部シリンダに押付け用シリンダを設け、この押付け用シリンダを介して前記下部シリンダを前記上部シリンダに取付けてなることを特徴とする。請求項１の発明によれば、ショットピーニング施工装置をシュラウドの施工部位に設置した場合、上部シールドを施工部位に対して押付けることができ、ショットの漏洩を防ぐことができる。
【００１７】
また、ショットピーニング施工装置がシュラウドの施工部位に押付けたとき、押付け用シリンダにより下部シールドが上部シールドに対して独立して動き、施工部位に密着し、段差部におけるショットピーニング施工であっても、ショットの漏洩がない施工が可能である。
【００１８】
請求項２に対応する発明は、前記被施工部位は原子炉圧力容器内に設置されたシュラウドとシュラウドサポートシリンダ間の溶接線近傍で段差部を有するものからなり、前記シュラウドの周方向にガイドレールを設け、このガイドレールを挟み込み走行する固定ローラおよび上下方向自在の可動ローラを設け、この可動ローラを前記上部シールドに取付けてなることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ショットピーニング施工装置をガイドレールに設置する場合、固定ローラがガイドレール上部に引っ掛かり、可動ローラが偏平シリンダにより下方からガイドレールを挟み込むことにより、ショットピーニング施工装置を支持することができる。つまり、可動ローラがガイドレールに沿って動くことにより、上部シールド、下部シールドを含むショットピーニング装置はガイドレールに沿って移動する。
【００２０】
また、ショットピーニング装置がガイドレールに設置された後、走行駆動用モータによりシュラウド周方向に任意の距離を移動することができる。さらに、ショットピーニング施工装置をシュラウドとジェットポンプの間の狭隘部に設置した場合、ショットピーニング装置を薄型に構成できるため、容易に設置することができる。
【００２１】
請求項３に対応する発明は、前記上部シールドと前記下部シールドとの間にショット漏洩防止用金網を設けてなることを特徴とする。請求項３の発明によれば、上部シールドに対して下部シールドが動いても、上下シールド間の隙間を埋めるようにショット漏洩防止用金網が設置されているので、ショットの漏洩を防ぐことができる。また、搬送ホースで投射したショットを上部、下部シールドで外部へ漏洩するのを防ぎ、吸引ホースにより全量吸引、回収することにより繰り返し施工ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１から図６により本発明に係る原子炉用ショットピーニング施工装置の実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態に係るショットピーニング施工装置20を施工個所となるシュラウド２とシュラウドサポートシリンダ３の間をショットピーニング施工処理できるようにガイドレール12に取付けた状態を示す斜視図、図２は図１においてショットピーニング施工装置20のガイドレール12への取付け状態を示す側面図である。
【００２５】
図３は図１においてシュラウド２とシュラウドサポートシリンダ３との溶接線近傍施工範囲14に対してノズル32を移動した３通りの位置の状態を示す概略断面図、図４は図２においてノズル32によりＨ７溶接線５をショットピーニング処理している状態を示す縦断面図、図５は原子炉圧力容器１内にショットピーニング施工装置20を設置した状態を概略的に示す縦断面図、図６は図５における要部を拡大して示す斜視図である。
【００２６】
図１および図２において本実施の形態に係るショットピーニング施工装置20は、図１および図２に示したように段差部を有するショットピーニング施工部位10に対してガイドレール12から吊り下げられる上部シールド31と、この上部シールド31に摺動接合する下部シールド34を主体としている。下部シールド34は上部シールド31に対して下方に後述する摺動用凹凸字状部材15，16により移動可能に取付けられている。
【００２７】
上部シールド31と下部シールド34の間には両者間を埋めるようにショット漏洩防止用金網33が設置されている。ショット投射口となるノズル32は上部シールド31の上端面を貫通して上部シールド31の外面に上下に昇降自在となって設けられている。ノズル32の下方には半円筒形の反射板35が下部シールド34の外面に設置されている。
【００２８】
図６に示したようにシュラウド２の外周面にはガイドレール12が設けられており、このガイドレール12に図１および図２に示すように、シュラウド２の周方向に移動可能な固定ローラ26が設けられ、この固定ローラ26の下方に位置し上下に移動可能でシュラウドガイドレール12を挟み込む可動ローラ27が設けられる。
【００２９】
可動ローラ27は上部シールド31に取付けられており、上部シールド31に取付けられた押付け用シリンダ37を介して下部シールド34が取付けられている。シュラウドガイドレール12のラック13を周方向に移動するための走行駆動用モータ28が設けられている。上部シールド31の上部にはショットを水流により搬送する搬送ホース22が取付けられ、下部シールド34にはショットを吸引する吸引ホース23が取付けられている。
【００３０】
上部シールド31には摺動用凹字状部材15が取付けられており、下部シールド34には摺動用凸字状部材16が取付けられている。摺動用凹字状部材15と凸字状部材16は相互に嵌め合い摺動するようになっている。なお、17は案内部材，18は金網固定部材，19はノズル上下動用ラックである。
【００３１】
上部シールド31には押付け用シリンダ37が取付けられており、可動ローラ27がガイドレール12に沿って動くことにより上部シールド31，下部シールド34を含むショットピーニング装置20はガイドレール12に沿って移動し、シュラウドサポートシリンダ３壁面に対して鉛直方向に移動することができる。
【００３２】
下部シールド34の下方には、ストッパ36が２個取付けられており、下部シールド34がシュラウドサポートシリンダ３壁面に対して押付けられた場合、シュラウドサポートシリンダ３壁面と下部シールド34の距離を一定に保っている。
【００３３】
押付け用シリンダ37が前後に動くことにより、上部シールド31に対して下部シールド34が移動することができ、ストッパ36によりシュラウドサポートシリンダ３壁面に対して下部シールド34の距離が一定に保たれるので、図３に示すようにシュラウド２とサポートシリンダ３間の段差部がある溶接線近傍施工範囲14（図３参照）でも上部シールド31、下部シールド34をショットピーニング施工部位10に密着させることもできる。
【００３４】
ショット漏洩防止用金網33により、下部シールド34が前後に移動してできる上部シールド31との隙間からのショットの漏洩を防ぐことができるので、信頼性の高いショットピーニング施工をすることができる。
【００３５】
ノズル32は上部シールド31の外面に露出して設置され、図３に示すようにショットピーニング施工部位10（溶接線近傍施工範囲14）に対して45°〜90°の角度で設置され、図１に示すようにノズル32の上端には搬送ホース22が接続され、ノズル32の外面にはノズル上下動用ラック19が取付けられている。
【００３６】
ラック19はボールネジ38と噛合し、ボールネジ38はノズル上下摺動用モータ30と接続されており、ノズル上下摺動用モータ30が回転することによりラック19が上下動してノズル32が鉛直方向に移動することができる。ノズル摺動部にはＯリング41（図４参照）を配置し、摺動部からのショット漏洩を防止している。
【００３７】
ノズル上下摺動用モータ30の位置制御により、上部シールド31、下部シールド34とは独立してノズル32を上下方向の任意位置に移動することができるので、ショットピーニング施工装置20を動かすことなく、図３に示すように任意の溶接線近傍施工範囲14に対してのショットピーニング施工処理を行うことができる。
【００３８】
図５において、原子炉圧力容器１内には円筒形のシュラウド２が設置され、シュラウド２の下端にはシュラウドサポートシリンダ３が取付けられている。原子炉圧力容器１内面とシュラウド２、シュラウドサポートシリンダ３で構成される狭隘部にショットピーニング施工装置20は設置されている。シュラウド２とシュラウドサポートシリンダ３間の溶接部近傍がショットピーニング施工部位10である。
【００３９】
図６は図５において、シュラウド２とシュラウドサポートシリンダ３との間にショットピーニング施工装置20を設置した部分を拡大して示している。ガイドレール12には走行台車24が走行し、走行台車24にショットピーニング施工装置20が搭載される。ショットピーニング施工装置20には動力／センサケーブル21，搬送ホース22および吸引ホース23が接続される。また、シュラウド２の外周面にガイドレール12とラック13が設けられている。
【００４０】
図１において、反射板35は下部シールド34の外面に下部ブラシ40内でノズル32より下方に設置されている。反射板35は、上向きに開いたＵ字型に形成されており、ノズル32と下部ブラシ40の下部との間に位置するように設置することが望ましい。その理由は、ノズル32から投射されたショットが直接下部ブラシ40に衝突することがなく、下部ブラシ40からショットが漏洩することがないので、信頼性の高い施工が可能となるからである。
【００４１】
固定ローラ26は上部シールド31の上方でガイドレール12に設置され、固定ローラ26の下方には可動ローラ27が取付けられている。可動ローラ27は偏平シリンダ25にシャフトを介して取付けられており、偏平シリンダ25の上端部にハンガ43が取付けられている。ハンガ43は図６に示す走行台車24に取付けられる。
【００４２】
偏平シリンダ25のシャフトの上下動により可動ローラ27は上下に移動し、これに伴なってショットピーニング施工装置20も上下に移動することができる。固定ローラ26はシュラウド２の外周部に設置されたガイドレール12の上面に引っ掛かる。
【００４３】
可動ローラ27はガイドレール12の下方に位置し、偏平シリンダ25を動かすことによって、可動ローラ27はガイドレール12の下面に密着することができる。固定ローラ26がガイドレール12の上面に引っ掛かり、可動ローラ27がガイドレール12下面から押さえ付けることにより、図６に示したようにショットピーニング施工装置20を走行台車24に搭載してガイドレール12に設置し、走行移動することができる。
【００４４】
ショットピーニング施工装置20の上方には、ラック13に噛合するピニオン29を有する走行駆動用モータ28が設置されている。走行駆動用モータ28の軸にはピニオン29が取付けられており、図６に示したように、シュラウド２外周部に取付けたガイドレール12に設けられているラック13と噛み合っている。走行用駆動モータ28の回転量はオペレーションフロア上の制御盤（図示せず）で任意に制御できる。
【００４５】
走行駆動用モータ28が駆動することにより、ピニオン29の回転がラック13に伝えられるので、ショットピーニング施工装置20は、シュラウド２の外周に取付けられたガイドレール12上をシュラウド２の周方向に任意の距離を移動することができる。
【００４６】
搬送ホース22は上部シールド31の上面に取付けられており、搬送ホース22の先端はノズル32に接続されている。搬送ホース22の他端は図５に示したポンプシステム11に接続されており、ポンプシステム11が動作することにより投射されたショットが搬送ホース22中を通って搬送され、ノズル32に到達する。
【００４７】
ポンプシステム11から投射されたショットは搬送ホース22中を通り、図３に示したようにノズル32から溶接線近傍施工範囲14に対してショットが投射され、施工をすることができる。
【００４８】
吸引ホース23は下部シールド34の下面、側面の吸引ノズル42に取付けられており、先端は下部シールド34内に開放されている。吸引ホース23の他端はポンプシステム11に接続されており、ポンプシステム11が動作することによりノズル32から投射されたショットピーニング施工作業中のショットは吸引ホース23中を通り、再びポンプシステム11に吸引、回収される。
【００４９】
ノズル32から投射されたショットは、上部シールド31、下部シールド34から外部に漏洩することなく全量吸引ホース23から吸引され、ポンプシステム11に吸引、回収することができる。
【００５０】
本実施の形態に係るショットピーニング施工装置20によれば、薄型の偏平シリンダ25、小型の走行駆動用モータ28、ノズル上下摺動用モータ30、上下一対の上部シールド31および下部シールド34、押付け用シリンダ37を具備し、ショットピーニング施工装置20全体の厚さを 100mm以下に構成することができる。
【００５１】
したがって、ショットピーニング施工装置20をシュラウド２とジェットポンプ６（図２、図５参照）との狭隘部に設置可能な形状に構成できるので、シュラウド２とジェットポンプ６間のショットピーニング施工処理を容易に行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、シュラウドとジェットポンプ間の狭隘部にあるシュラウドとシュラウドサポートシリンダ間の段差を有する溶接線近傍に正確に位置決めすることができ、ショットを漏洩することなく、短時間で信頼性の高いショットピーニング施工処理を行うことができるとともに、作業員の放射線被曝線量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るショットピーニング施工装置の実施の形態を説明するための斜視図。
【図２】図１において、ショットピーニング施工装置のガイドレールへの取付け状態を一部断面で示す側面図。
【図３】図１において、ショットピーニング施工装置のノズルと施工部位の位置関係を示す概略断面図。
【図４】図２において、ショットピーニング施工装置の上部シールドおよび下部シールドと施工部位の位置関係を示す縦断面図。
【図５】本発明に係るショットピーニング施工装置を原子炉圧力容器内に取付けた状態を示す縦断面図。
【図６】図５における要部を拡大して示す斜視図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…シュラウド、３…シュラウドサポートシリンダ、４…ジェットポンプセンシングライン、５…Ｈ７溶接線、６…ジェットポンプ、７…再循環入口ノズル、８…炉心支持板、９…上部格子板、10…ショットピーニング施工部位、11…ポンプシステム、12…ガイドレール、13…ラック、14…溶接線近傍施工範囲、15…摺動用凹字状部材、16…摺動用凸字状部材、17…案内部材、18…金網固定部材、19…ノズル上下動用ラック、20…ショットピーニング施工装置、21…動力／センサケーブル、22…搬送ホース、23…吸引ホース、24…走行台車、25…偏平シリンダ、26…固定ローラ、27…可動ローラ、28…走行駆動用モータ、29…ピニオン、30…ノズル上下摺動用モータ、31…上部シールド、32…ノズル、33…ショット漏洩防止用金網、34…下部シールド、35…反射板、36…ストッパ、37…押付け用シリンダ、38…ボールネジ、39…上部ブラシ、40…下部ブラシ、41…Ｏリング、42…吸引ノズル、43…ハンガ。
【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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