(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、この固定部の側面に取付けた固定脚と、固定部に回転機構部を介して回転自在に取付けたレーザ照射部とを備えた原子炉配管内検査保全装置において、前記固定部に重力方向を検知して姿勢変位を検出する重力方向用磁気誘導式検出器を備えるとともに、前記回転機構部内に前記レーザ照射部の回転変位を検出する回転変位用磁気誘導式検出器を備えたことを特徴とする原子炉配管内検査保全装置。
【請求項２】
前記重力方向用磁気誘導式検出器は位置検出器本体と、この位置検出器本体に設けた回転軸と、この回転軸に偏心させて取付けた板状部材とからなることを特徴とする請求項１記載の原子炉配管内検査保全装置。
【請求項３】
前記回転変位用磁気誘導式検出器はリング状ロータ部と、このリング状ロータ部を取り囲んで設けたリング状ステータ部とからなることを特徴とする請求項１又は２記載の原子炉配管内検査保全装置。
【請求項４】
前記レーザ照射部に連結部材を介してケーブルベアを接続してなることを特徴とする請求項１乃至３記載の原子炉配管内検査保全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の内外に設置されている原子炉配管内検査保全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内について図９により説明する。すなわち、図９中、符号１は原子炉圧力容器、２は冷却材、３は炉心で、炉心３は図示しない複数の燃料集合体および制御棒等から構成されており、炉心シュラウド４により包囲されている。原子炉圧力容器１内で冷却材２は、炉心３を上方に向かって流通し、その際に炉心３の核反応熱により昇温昇圧されて、水と蒸気の二層流状態になる。二層流となった冷却材２は、炉心３の上方に設置された気水分離器５に流入し、水と蒸気とに分離される。
【０００３】
このうち蒸気は、気水分離器５の上方に設置された蒸気乾燥器６に導入され、乾燥されて乾燥蒸気となり、原子炉圧力容器１に接続された主蒸気管７を通して、図示しない蒸気タービンに移送されて発電に供される。
【０００４】
一方、分離された水は、炉心３と原子炉圧力容器１との間のダウンカマ部８を経由して炉心３の下方に流下する。原子炉圧力容器１の内面と炉心シュラウド４の外周のダウンカマ部８には、複数のジェットポンプ９が等間隔で設置されている。
【０００５】
炉心３の下方には制御棒案内管10が設置されており、この制御棒案内管10の下方には、原子炉圧力容器１の底面を貫通して制御棒駆動機構11が設置されている。この制御棒駆動機構11は、制御棒案内管10を介して図示しない制御棒を炉心３内へ挿入および引抜く制御を行う。なお、図１中符号13は再循環入口ノズルである。
【０００６】
原子炉圧力容器１の外部には、図示しない原子炉再循環ポンプが設置されており、この原子炉再循環ポンプと前記ジェットポンプ９、およびこれら両者間を接続する図示しない原子炉再循環配管で、原子炉再循環系を構成している。
【０００７】
原子炉再循環ポンプからジェットポンプ９に供給された駆動水により、ジェットポンプ９は冷却材２を炉心３内に強制循環させる。ジェットポンプ９は、図10の要部斜視図および図11の一部切り欠き正面図に示すように、中央にライザ管12を備えて、このライザ管12は原子炉圧力容器１に原子炉再循環ポンプから供給される冷却材２を、再循環入口ノズル13を通して導入する。
【０００８】
前記ライザ管12の上部には、トランジションピース14を介して左右一対のエルボ15ａ，15ｂが接続されて、これらエルボ15ａ，15ｂにはそれぞれ混合ノズル16ａ，16ｂを介してインレットスロート17ａ，17ｂが接続されている。
【０００９】
これらのインレットスロート17ａ，17ｂの下部には、ディフューザ18ａ，18ｂがそれぞれ接続され、上部の混合ノズル16ａ，16ｂから、冷却材２が噴射されると、周囲から炉水を巻き込むようになっている。この噴射された冷却材２および巻き込まれた炉水は、インレットスロート17ａ，17ｂ内で混合され、その後ディフューザ18ａ，18ｂで静水頭の回復が行われる。
【００１０】
ジェットポンプ９においては、原子炉再循環ポンプから送り込まれる冷却材２の流れにより、流体振動が発生するので、これに対処するためにライザ管12は、下端を再循環入口ノズル13に溶接し、上端をライザブレース19を介して、原子炉圧力容器１に固定している。
【００１１】
なお、ジェットポンプ９における上端部のエルボ15ａ，15ｂには、ライザ管12を介して供給される駆動水の流入水圧が作用する。この流入水圧はエルボ15ａ，15ｂの他端に接続する図示しないノズルから、インレットスロート17ａ，17ｂおよびディフューザ18ａ，18ｂ内に向けて駆動水が噴出されるので、この駆動水の噴出水圧等の反力が上向きに作用する。
【００１２】
インレットスロート17ａ，17ｂは、上端は混合ノズル16ａ，16ｂおよびエルボ15ａ，15ｂを介してトラジションピース14に機械的に接続し、下端はディフューザ18ａ，18ｂの上端に挿入している。ディフューザ18ａ，18ｂの下端は、原子炉圧力容器１に溶接したシュラウドサポート20に固定されており、さらに、図12の要部斜視図と図13の要部横断面図に示すように、ライザ管12の下端はライザエルボ21に溶接されている。
【００１３】
ライザエルボ21はサーマルスリーブ22と溶接されていて、サーマルスリーブ22は原子炉圧力容器１に固定された再循環入口ノズル13に接続されている。インレットスロート17ａ，17ｂは、ライザ管12に固着したライザブランケット23に取り付けられている。これにより、ライザ管12およびインレットスロート17ａ，17ｂの振動を防止している。
【００１４】
ライザブレース19部は、図12に示すように原子炉圧力容器１の内壁にパット24が取付けられており、このパット24に、４枚の薄板25が溶接されている。この４枚の薄板25は、その板厚が10mm前後となっており、４枚の薄板25の先端ではブロック26により互いに一体に構成されている。前記ライザ管12は、ブロック26の内側に溶接されている。
【００１５】
ライザブレース19は、ライザ12に発生する原子炉運転中の流体振動を抑制するものであるが、炭素鋼で製作された原子炉圧力容器１と、オーステナイト系ステンレス鋼製であるライザ管12との熱膨張差を吸収する。このため、原子炉運転中、ライザブレース19は熱膨張差を吸収した状態として変形状態にある。
【００１６】
このように、ジェットポンプ９においては、冷却材２を加圧して炉心３内に循環させるために、他の炉内機器に比較して過酷な状況下で使用されることから、各部材には大きな負荷が作用し、特にライザ管12をその中間で支持するライザブレース19には大きな応力が作用することになる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ジェットポンプ９に対して、例えば原子炉再循環配管等の外部配管が万一破断する等により過大な荷重が作用したり、または何等かの原因によりライザ管12の内面に錆が発生すると、これがクラック等に発展する場合がある。
【００１８】
ライザ管12の材料としては、主にオーステナイト系ステンレス鋼管を使用しているので、応力，腐食環境，材料（クロム欠乏層の生成）の３つの条件が成立すると、応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking ）が発生して、ライザ管12が損傷することが想定される。応力腐食割れ現象は、前記３つの条件のうち、１つでも欠落すれば発生しないので、この応力腐食割れを防止するためには、種々の対策を講じる必要がある。
【００１９】
また、ジェットポンプ９の表面に何等かの原因により、錆やクラックが発生した場合、これらを放置しておくとクラックが進行して、ジェットポンプ９に亀裂が生じたりすることがある。したがって、原子炉の出力を制御するジェットポンプ９が、そのような状態になることは、他の構造物にも悪影響を与えることも考えられるので、好ましいことではない。
【００２０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子炉圧力容器内外に設置された配管および機器、例えば、ジェットポンプのライザ管内部にレーザ脱鋭敏化処理装置または超音波探傷検査装置等を挿入し、施工または検査の配管周上の開始位置を確実に把握できる原子炉配管内検査・保全装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、固定部と、この固定部の側面に取付けた固定脚と、固定部に回転機構部を介して回転自在に取付けたレーザ照射部とを備えた原子炉配管内検査保全装置において、前記固定部に重力方向を検知して姿勢変位を検出する重力方向用磁気誘導式検出器を備えるとともに、前記回転機構部内に前記レーザ照射部の回転変位を検出する回転変位用磁気誘導式検出器を備えたことを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１の発明によれば、原子炉圧力容器内外に設置した配管部および機器内部の検査保全装置と、前記検査保全装置に対して配管内での水平状態および傾き角度を遠方で表示することができる。
また、複数個の前記検出器を組込み、水平状態，垂直状態および回転（方向）の検出が容易となる。
【００２３】
請求項２の発明は、前記重力方向用磁気誘導式検出器は位置検出器本体と、この位置検出器本体に設けた回転軸と、この回転軸に偏心させて取付けた板状部材とからなることを特徴とする。
請求項２の発明によれば、サーボモータ等の位置検出器において、回転軸に偏心した物体を取付け、検出精度を向上できる。
【００２４】
請求項３の発明は、前記回転変位用磁気誘導式検出器はリング状ロータ部と、このリング状ロータ部を取り囲んで設けたリング状ステータ部とからなることを特徴とする。請求項３の発明によれば、リング状のロータ部，ステータ部を有することにより、中央部にケーブル類を組込むことができ、コンパクト化できる。
【００２７】
請求項４の発明は、前記レーザ照射部に連結部材を介してケーブルベアを接続してなることを特徴とする。請求項４の発明によれば、レーザ照射部の端部にケーブルベアを固定し、水平管から垂直管に押し込むことにより装置原点の向いている方位を認識できる。また、回転機構部に回転変位用磁気誘導式位置検出器を組込み、ケーブルベアを接続することにより、走査位置（方位）をリアルタイムで表示できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１から図３により本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第１の実施の形態を説明する。
図１中、符号１は原子炉圧力容器で、側面を部分的に示している。原子炉圧力容器１には再循環入口ノズル13が接続している。再循環入口ノズル13内にジェットポンプのライザエルボ21とサーマルスリーブ22が連結して挿入され、ライザエルボ21にライザ管12が接続している。
【００２９】
本実施の形態は、ライザエルボ21とサーマルスリーブ22の溶接部47についてレーザ脱鋭敏化処理装置27（以降、ＬＴＤ装置という）を設けて検査，保全施工することにある。ＬＴＤ装置27は再循環入口ノズル13の先の切断口から挿入され、サーマルスリーブ22内の軸中心に設置する。
【００３０】
このＬＤＴ装置27は、円筒形で、上部に固定部28と、下部にレーザ照射部30と、このレーザ照射部30を回転させる回転機構部29と、固定部28に設けた重力方向用磁気誘導式位置検出器31と、固定脚33を具備している。レーザ照射部30にはレーザ照射ノズル48が接続されている。
【００３１】
磁気誘導式検出器31には多芯ケーブル32の一方が接続し、この多芯ケーブル32の他方はＬＴＤ装置27の光ファイバ49，制御線などとともに再循環入口ノズル13から出され、図示しない表示装置に接続し、デジタル表示される。固定脚33は固定部28に取付けられたシリンダケース45とシリンダロッド46により伸縮自在で、固定脚33の他端部は伸展時にサーマルスリーブ22の内面に圧接して固定される。
【００３２】
ＬＴＤ装置27は、まず決められた向きで再循環入口ノズル13付近に設置される。この際、前記表示装置をリセット（初期位置設定）する。そして、ＬＴＤ装置27を施工部、例えばライザエルボ21とサーマルスリーブ22の溶接部47まで押し込み、固定部28に内蔵されているシリンダケース45とシリンダロッド46により固定脚33を張り出す。
【００３３】
ＬＴＤ装置27は、押し込みから固定脚33の張り出しの間に初期位置からＬＴＤ装置27の軸回りに回転してしまう。また、固定脚33の張り出し位置によって傾く場合もある。そこで、重力方向用磁気誘導式位置検出器31によって初期位置からのＬＴＤ装置27の姿勢の変位量を検出することで、ＬＴＤ装置の水平状態、傾き角度を遠方で確認することができる。
【００３４】
重力方向用磁気誘導式位置検出器31は、図２に示すようにサーボモータ等の位置検出器本体34と、位置検出器本体34に設けた回転軸35と、回転軸35に偏心させて取付けた板状部材36とからなっており、磁気誘導式位置検出器31をＬＴＤ装置27のケーシング等に固定する。
【００３５】
磁気誘導式位置検出器31は回転軸35に取付けた板状部材36が加速度方向を検知し、上記初期位置からの相対変位量を検出する。したがって、磁気誘導式位置検出器31をＬＴＤ装置27に固定することで、ＬＴＤ装置27の初期位置からの姿勢変化を把握することができる。
【００３６】
図２に示した重力方向用磁気誘導式位置検出器31に代えて図３に示す回転変位用磁気誘導式位置検出器37を使用することもできる。この回転変位用磁気誘導式位置検出器37は、重力方向用磁気誘導式位置検出器31と同様の動作原理で、図３に示すようにリング状ロータ部38とリング状ステータ部39とから構成されているものである。
【００３７】
図１に示した例えばＬＴＤ装置27のレーザ照射部30の回転機構部29内で、レーザ照射部30の回転中心が回転変位用磁気誘導式位置検出器37の回転中心と重なるように設置し、ロータ部38を図示しない締結部品によってレーザ照射部30に固定し、ステータ部39を固定部28側の部材に締結部品により取付ける。
【００３８】
レーザ照射部30の回転機構部29内の図示しない回転駆動手段によって、レーザ照射部30とともにロータ部38を回転させ、前記固定部28とレーザ照射部30の回転角度を検出する。これにより、前記固定部28とレーザ照射部30の回転変位を、ギア比等の換算なしに直接把握できる。
【００３９】
ＬＴＤ装置27は、レーザ発振器からの光ファイバをＬＴＤ装置本体に取付け、光ファイバから出たレーザ光をＬＴＤ装置本体内の反射ミラーによって伝達し、レーザ照射部30に設けたレーザ照射ノズル48からレーザ光を鋭敏化した材料に照射して脱鋭敏化処理を行う。
【００４０】
鋭敏とはオーステナイト系ステンレス鋼中の炭素（Ｃ）が粒界近傍のクロム（Ｃｒ）と炭化物を形成するため、粒界近傍にＣｒ量が少なくなり、耐食性の低下した部分のことである。レーザ脱鋭敏化処理とはレーザのエネルギーにより鋭敏化した材料を溶解し、再びＣｒ量を均一化する。
【００４１】
つぎに図４により本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第２の実施の形態を説明する。なお、図４中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００４２】
図４において、符号40は固定部28の外形となる筒状ケーシングで、このケーシング40の上下両端に上部端板41と下部端板42が設けられており、これら上部端板41と下部端板42の中央部には貫通孔43が形成されている。符号44はガイドパイプで、ガイドパイプ44の下端部は回転機構部29に接続しており、上端部に大径部が形成されている。大径部にワイヤ（図示せず）が取付けられ、ワイヤは上部端板41の貫通孔43を通して図示していないオペレーションフロア上の燃料交換機に接続される。
【００４３】
ケーシング40内に軸受台50が設置され、軸受台50はリンク51を介してシリンダケース45を上下動自在に取付けており、上部端板41と下部端板42にはそれぞれ固定脚33の一端を回動自在に取付けている。上部の固定脚33はシリンダケース45の上端部に回動自在に接続し、下部の固定脚33はシリンダロッド46に回動自在に接続している。
本実施の形態によれば、ケーシング41の内面に取付けた重力方向用磁気誘導式位置検出器31により軸周りの傾きを検知することができる。
【００４４】
つぎに図５および図６により本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第３の実施の形態を説明する。なお、図５および図６中、図４と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態が第２の実施の形態と異なる点は、重力方向用磁気誘導式位置検出器31を２個設けたことにある。その他の部分は第２の実施の形態とほぼ同様である。すなわち、本実施の形態は２個の重力方向用磁気誘導式位置検出器31を軸心に直角に交わるように設けることによって、軸に対して上下方向の傾きを検知できる。
【００４６】
つぎに、図７により本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第４の実施の形態を説明する。なお、図７中、図１から図６と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００４７】
本実施の形態は第２から第３の実施の形態において、レーザ照射部30に設けた回転機構部29に固定部材52を取付け、固定部材52の外周方向に軸受ボックス53を設け、軸受ボックス53の内側に回転変位用磁気誘導式位置検出器37のロータ部38とステータ部39を設けたことにある。
【００４８】
各位置検出器31，37はサーボモータ等の回転角度を検出するレゾルバと同じ原理で位置を検出するものである。回転変位用磁気誘導式位置検出器37は複数の電磁巻線コイルを所定の位置に配置したステータ部39と、軸の回転によって移動する強磁性体からなるロータ部38を組合わせたものである。
【００４９】
ロータ部38の可動部の移動が１次励磁巻線の正弦波信号を２次巻線に誘導して、移動量に比例した位相を移送させた形の出力にする。この位相量をデジタル値に変換してロータ部38の回転変位、つまり位置を検出する。
【００５０】
本実施の形態によれば、軸心に平行に取付けた回転変位用磁気誘導式位置検出器37によって、ＬＴＤ装置27の軸心周りの傾きを検出し、軸心周りの傾きと軸心と直角に交わるように取付けた少なくとも２個の重力方向用誘導式位置検出器31の値から計算によってＬＴＤ装置27の軸心に対して上下方向の傾きを検出することができる。また回転用磁気誘導式位置検出器37によってレーザ照射部30の回転変位を検出できる。したがって、重力方向用磁気誘導式位置検出器31と回転変位用誘導式位置検出器37を複合して使用することにより、ＬＴＤ装置27の水平状態、垂直状態およびレーザ照射部30の回転角度を検出することができる。
【００５１】
つぎに図８により本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第５の実施の形態を説明する。なお、図８中、図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、ジェットポンプのライザ管12とライザエルボ21との溶接部54について検査保全するための装置に関している。図８に示すようにＬＴＤ装置27は再循環入口ノズル13の先端の切断口から挿入され、サーマルスリーブ22，ライザエルボ21を通過し、ライザ管12内の軸中心に設置する。
【００５３】
ＬＴＤ装置27はＬＴＤ装置27の固定部28にケーブルベア55を連結部材56を介してピン結合し、ケーブルベア55を押し込むことによりライザ管12内に設置する。ケーブルベア55は中空の直方体のブロックを連結したもので一方向きにしか曲がらないようになっている。
【００５４】
ケーブルベア55をＬＴＤ装置27にピン結合し、押し込み具として使用することにより、ケーブルベア55の自由度によって拘束されることにより、ＬＴＤ装置27の方向が決定する。したがって、ケーブルベア55を使用することによって、ＬＴＤ装置27の原点の向いている方位を認識することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、ＬＴＤ装置27のレーザ照射部30の回転機構部29内に回転変位用磁気誘導式位置検出器37を組込み、ＬＴＤ装置27の固定部28にケーブルベア55をピン結合している。
【００５６】
したがって、ケーブルベア55により、ＬＴＤ装置27の原点の方位が決定され、レーザ照射部30の回転機構部29に組込んだ回転変位用磁気誘導式位置検出器37により、固定部28とレーザ照射部30の回転角度変位を把握できる。つまり、ＬＴＤ装置27の点検方位が決定され、回転角度変位を把握できるので、レーザ照射位置の方位が確認できる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、配管内および機器内に原子炉配管内検査保全装置をガイドするためのレールがない場合でも、磁気誘導式位置検出器を使用し、また必要に応じてケーブルベアのような自由度の低いツールを併用することで、原子炉配管内検査保全装置の姿勢修正および走査，施工位置を遠方でデジタル値で把握することができるようになる。したがって、原子炉内外の配管内の検査や保全作業の範囲を拡大し、加えて作業の効率を高めるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態におけるレーザ脱鋭敏化処理装置の据付状態を一部側面で示す縦断面図。
【図２】図１における重力方向用用磁気誘導式位置検出器を示す斜視図。
【図３】図１における回転変位用磁気誘導式位置検出器を示す斜視図。
【図４】本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第２の実施の形態を一部側面で示す縦断面図。
【図５】本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第３の実施の形態を一部側面で示す縦断面図。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線に沿って切断した横断面図。
【図７】本発明に係る原子炉配管内検査保全装置の第４の実施の形態を一部側面で示す縦断面図。
【図８】本発明に係る第５の実施の形態におけるレーザ脱鋭敏化処理装置の据付状態を一部側面で示す縦断面図。
【図９】沸騰水型原子炉を概略的に示す縦断面図。
【図１０】図９におけるジェットポンプを示す斜視図。
【図１１】図10におけるトランジションピースとエルボを拡大して一部切り欠いて示す正面図。
【図１２】図10におけるライザブレースとライザ管およびライザエルボの要部を示す斜視図。
【図１３】図12におけるライザブレース部を示す横断面図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…冷却材、３…炉水、４…炉心シュラウド、５…気水分離器、６…蒸気乾燥器、７…主蒸気管、８…ダウンカマ部、９…ジェットポンプ、10…制御棒案内管、11…制御棒駆動機構、12…ライザ管、13…再循環入口ノズル、14…トランジションピース、15ａ，15ｂ…エルボ、16ａ，16ｂ…混合ノズル、17ａ，17ｂ…インレットスロート、18ａ，18ｂ…ディフューザ、19…ライザブレース、20…シュラウドサポート、21…ライザエルボ、22…サーマルスリーブ、23…ライザブランケット、24…パット、25…薄板、26…ブロック、27…レーザ脱鋭敏化処理装置、28…固定部、29…回転機構部、30…レーザ照射部、31…重力方向用磁気誘導式位置検出器、32…多芯ケーブル、33…固定脚、34…磁気誘導式位置検出器本体、35…回転軸、36…板状部材、37…回転変位用磁気誘導式位置検出器、38…ロータ部、39…ステータ部、40…ケーシング、41…上部端板、42…下部端板、43…貫通孔、44…ガイドパイプ、45…シリンダケース、46…シリンダロッド、47…溶接部、48…レーザ照射ノズル、49…光ファイバ、50…軸受台、51…リンク、52…回転機構部の固定部材、53…軸受ボックス、54…溶接部、55…ケーブルベア、56…連結部材。
【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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【図７】
0003892618.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003892618.tif 000012
【図１２】
0003892618.tif 000013
【図１３】
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