(57)【要約】【課題】水噴射流に含まれた各気泡の崩壊によって生じる衝撃波による残留応力改善効果へ影響を及ぼすことなく、水噴射流を噴射する噴射ノズルの周囲に配置された、ウォータージェットピーニングを施工しない各構造物の損傷リスクを低減できるウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法を提供する。【解決手段】ＷＪＰ装置５のうち、噴射ノズル１およびエアバッグ７を搭載するノズル移動装置４を、原子炉圧力容器と炉心シュラウド１５の間で冷却水１８を充填したダウンカマ内に配置する。キャビテーション噴流２と非施工対象物６の間に気体を内包するエアバッグ７を周囲の構造物に接触するまで展開、配置する。【選択図】  図１
2016078181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプと、
この高圧ポンプから供給される高圧水を水噴射流として噴射する噴射ノズルと、
気体給排気装置と、
この気体給排気装置から供給される気体により膨張する袋体と、
施工対象部位に設置された後に、前記袋体に気体を供給することで前記噴射ノズルと非施工対象物との間に前記袋体を周囲の構造物に接触するまで展開させ、次いで前記噴射ノズルから高圧水を水噴射流として噴射させ、その後前記袋体から気体を吸引することで収納するよう前記高圧ポンプおよび前記気体給排気装置を制御する制御装置とを備えた
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置において、
前記噴射ノズルと前記袋体とは別体である
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置において、
前記袋体は、折り畳み式のフレームに取り付けられたエアバッグである
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置において、
前記袋体は、フレームに複数個取り付けられたエアバッグである
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置において、
前記気体給排気装置によって前記袋体に供給する気体は、空気もしくは不活性ガスである
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のウォータージェットピーニング装置において、
前記袋体は、ナイロン繊維もしくは天然ゴムを主剤とする
ことを特徴とするウォータージェットピーニング装置。
【請求項７】
高圧ポンプと、この高圧ポンプから供給される高圧水を水噴射流として噴射する噴射ノズルと、気体給排気装置と、この気体給排気装置から供給される気体により膨張する袋体と、前記高圧ポンプおよび前記気体給排気装置を制御する制御装置とを備えたウォータージェットピーニング装置のうち、前記噴射ノズルおよび前記袋体を水中に配置する工程と、
前記噴射ノズルを施工対象部位付近に設置する工程と、
前記気体給排気装置によって前記袋体に気体を供給することで前記噴射ノズルと非施工対象物との間に前記袋体を周囲の構造物に接触するまで展開させる工程と、
前記袋体が周囲の構造物に接触した状態で前記高圧ポンプから供給される水を前記噴射ノズルから前記水噴射流として噴射し、この水噴射流に含まれる気泡が消滅するときに発生する衝撃波を施工対象物に当てる工程と、
前記袋体の気体を前記気体給排気装置によって吸引して前記袋体を収納する工程と、を有する
ことを特徴とする構造部材のウォータージェットピーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法に係わり、特に、原子炉の炉内構造物に適用するのに好適なウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の疲労強度および耐応力腐食割れ性を向上させることを目的に、材料表面の残留応力を圧縮化する方法が採られる場合がある。その残留応力改善方法の一つに、噴射ノズルから水中に高圧水を噴射することによって生じる衝撃波を利用するウォータージェットピーニング（以下、ＷＪＰという）がある。
【０００３】
ＷＪＰは、高圧水の供給により噴射ノズルから噴射された微細な無数の気泡（キャビティ）を含む水噴射流（キャビテーション噴流）を生成し、水噴射流に含まれる気泡が崩壊する際に生じる衝撃波あるいはマイクロジェットが水に接触する金属製の構造部材の表面に作用することにより、構造部材の表面を微小に塑性変形させる技術である。構造部材のその塑性変形部が周囲から弾性的に拘束されるため、圧縮残留応力が構造部材表面に付与される。
【０００４】
原子炉の炉内構造物に発生する応力腐食割れは、機器の保全上注意すべき材料損傷であり、製造時の材料、構造の設計、および製造条件の検討はもとより、製造後の予防保全が重要となっている。ＷＪＰは、媒体として水を使用するため、異物残留を考慮する必要がなく、異物管理の厳しい原子炉の炉内構造物の予防保全技術として適している。
【０００５】
ＷＪＰを沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の炉内構造物に適用する場合には、原子炉圧力容器の上蓋を取り外し、原子炉圧力容器内から蒸気乾燥器、気水分離器、燃料集合体および制御棒等を順次取り出す。その後、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）を、原子炉建屋内で天井に設置されている天井クレーン（または原子炉建屋内の運転床に設置されている燃料交換台車）で吊り下げ、天井クレーン（または燃料交換台車）を走行および横行させる。その上で、ＷＪＰ装置を下降させて原子炉圧力容器内のＷＪＰ施工対象物近傍に設置する。
【０００６】
このＷＪＰ装置は、噴射ノズルを施工対象物の施工対象箇所に位置させる駆動機構を有する。噴射ノズルはその駆動機構の先端に設けられている。ＷＪＰ装置は、原子炉圧力容器内の冷却水中で原子炉圧力容器のＷＪＰ施工対象物近傍に設置された後に、駆動機構により噴射ノズルの噴射角度および噴射位置（高さ）が調整され、原子炉建屋内の運転床に設置された高圧ポンプから供給された高圧水を噴射ノズルから水噴射流として噴射することによって、前述の衝撃波をＷＪＰ施工対象物の施工対象個所に衝突させ、その施工対象個所の表面に対してＷＪＰを施工する。
【０００７】
ここで、前述の衝撃波は、ほとんどの噴射条件において、周期性が現れる。この衝撃波の周波数は、高圧水の噴射流量および噴射圧力などの噴射条件によって変化する。しかし、いずれの噴射条件においても、周波数の高次側および低次側にそれぞれ１つのピークが形成される。結果的に、形成される合計のピークは２つとなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この周期性を持つ衝撃波は、圧力脈動となり、原子炉圧力容器内に存在するウォータージェットピーニング施工対象物（以下、ＷＪＰ施工対象物という）のみならず、ＷＪＰ施工対象物の周辺に存在する非施工対象物である構造物（周囲構造物）にも影響し、構造物を振動させる場合がある。ＷＪＰの施工時において、その圧力脈動による非施工対象物の振動を抑制する構造部材の残留応力改善方法が、特許文献２に記載されている。
【０００９】
ここで、沸騰水型原子力プラントでは、複数のジェットポンプが、炉心シュラウドと原子炉圧力容器の間に形成されたダウンカマ内に配置されている。特許文献２に記載された残留応力改善方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内に配置された炉内構造物に対して適用される。
【００１０】
特許文献２に記載された残留応力改善方法では、衝撃波によるジェットポンプおよびジェットポンプに取り付けられた計測用配管の振動を防止するために、噴射ノズルから水噴射流が噴射されている間、ＷＪＰの非施工対象物であるジェットポンプと水噴射流の間に、この水噴射流に含まれる気泡とは別の気泡が存在する気泡域を形成している。また、特許文献２では、気泡域の替りに気体（例えば空気）が内包された弾性体（例えば、空気を内包する樹脂部材）を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５５５９９６１号公報
【特許文献２】特許第４８９２４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、ＷＪＰは、水中に噴射された水噴射流に含まれる多数の気泡の崩壊によって生じる衝撃波を利用するピーニング法（材料表面を微細に塑性変形させ、残留応力を圧縮応力に転換する技術）であり、予め炉水で満たされている原子炉圧力容器内の炉内構造物の溶接部等に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善するのに好適な技術である。
【００１３】
しかしながら、上記したように、ＷＪＰ施工対象物である炉内構造物（例えば、炉心シュラウド）の近くに別の炉内構造物（例えば、ジェットポンプおよびジェットポンプ計測用配管）が存在する場合には、噴射ノズルから水中に噴射された水噴射流に含まれた各気泡の崩壊によって生じる衝撃波がＷＪＰ施工対象物の周辺に存在する非施工対象物である他の炉内構造物にも影響を及ぼす。その周辺の炉内構造物の固有振動数と衝撃波の周波数とが一致した場合には、共振現象が発生し、その炉内構造物を著しく振動させる可能性がある。
【００１４】
特許文献２に記載された残留応力改善方法は、ＷＪＰの非施工対象物と噴射ノズルから噴射された水噴射流の間に、前述したように、弾性部材に包まれた気泡域を形成し、その高圧の噴射水流に含まれる気泡の崩壊によって発生する衝撃波をその気泡域によって減衰させ、非施工対象物の振動を抑制している。
【００１５】
しかしながら、この特許文献２に記載の方法では、気泡域を有する弾性部材の周囲を回り込んだ衝撃波が非施工対象物に影響を及し、非施工対象物の振動を抑制することができない場合が存在する、との問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、水噴射流に含まれた各気泡の崩壊によって生じる衝撃波による残留応力改善効果へ影響を及ぼすことなく、水噴射流を噴射する噴射ノズルの周囲に配置された、ウォータージェットピーニングを施工しない各構造物の損傷リスクを低減できるウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、高圧ポンプと、この高圧ポンプから供給される高圧水を水噴射流として噴射する噴射ノズルと、気体給排気装置と、この気体給排気装置から供給される気体により膨張する袋体と、施工対象部位に設置された後に、前記袋体に気体を供給することで前記噴射ノズルと非施工対象物との間に前記袋体を周囲の構造物に接触するまで展開させ、次いで前記噴射ノズルから高圧水を水噴射流として噴射させ、その後前記袋体から気体を吸引することで収納するよう前記高圧ポンプおよび前記気体給排気装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＷＪＰのピーニング効果を減少させずに、キャビテーション噴流の衝撃波による施工中の周囲に存在する非施工対象構造物の振動をより確実に抑制することができ、ウォータージェットピーニングを施工しない各構造物の損傷リスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１のウォータージェットピーニング装置の概略構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施例２のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例２のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の平面透視図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例２のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の平面図である。
【図３】本発明の実施例２のウォータージェットピーニング装置の袋体収納部の断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図５Ａ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付蝶番の構造例である。
【図５Ｂ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付蝶番の構造例である。
【図５Ｃ】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付蝶番の構造例である。
【図６】本発明の実施例３のウォータージェットピーニング装置の袋体の構造を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例４のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例５のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例５のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の平面図である。
【図９】本発明の実施例６のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図１０】本発明の実施例７のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図１１】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付リンクの一例の断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付リンクの一例の側面図である。
【図１２Ｃ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体のフレームを構成するスプリング付リンクの一例の側面図である。
【図１３Ａ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体に用いるフレームの構造を示す平面図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体に用いるフレームの構造を示す側面図である。
【図１３Ｃ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体に用いるフレームの構造を示す平面図である。
【図１３Ｄ】本発明の実施例８のウォータージェットピーニング装置の袋体に用いるフレームの構造を示す側面図である。
【図１４Ａ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図１４Ｂ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【図１４Ｃ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の平面図である。
【図１５Ａ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の袋体付フレームの展開機構を示す説明図（平面図）である。
【図１５Ｂ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の袋体付フレームの展開機構を示す説明図（側面図）である。
【図１５Ｃ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の袋体付フレームの展開機構を示す説明図（平面図）である。
【図１５Ｄ】本発明の実施例９のウォータージェットピーニング装置の袋体付フレームの展開機構を示す説明図（側面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、鋭意検討の結果、水中に存在する非施工対象物とキャビテーション噴流の間に、キャビテーション噴流が発生する衝撃波を遮蔽する気体を内包する袋体を周囲の構造物に接触するまで展開させて配置することによって、ウォータージェットピーニングを施工しない非施工対象物への衝撃波の伝播を回り込みも含めて抑制し、振動を抑制することができることを見出した。そして、本発明者らは、複雑形状で、かつ狭隘な原子炉内で、キャビテーション噴流が発生する衝撃波の袋体による遮蔽方法を検討した結果、気体を内包する袋体を展開、収納できる機構にすれば良いとの結論に至ったのである。
【００２１】
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例を以下に図面を用いて説明する。
【００２２】
＜実施例１＞  
本発明の好適な一実施例であるウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例１を、図１を用いて説明する。
図１は本実施例のウォータージェットピーニング装置の概略構成図である。
【００２３】
本実施例のウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）９を用いたウォータージェットピーニング方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器２３内の炉内構造物である炉心シュラウド５に対して実施される。
【００２４】
図１において、本実施例のＷＪＰ装置９は、噴射ノズル１、ノズル移動装置４、高圧ポンプ１０、袋体（以下、エアバッグという）７、ガス給排気ポンプ（気体給排気装置）１１、水中カメラ５０、制御装置２０、モニタ５１を備えている。
【００２５】
ノズル移動装置４には、噴射ノズル１およびエアバッグ７が搭載されている。噴射ノズル１は、ノズル移動装置４に対して高圧ホース１７を介して接続されている。エアバッグ７は、エアホース１８を介してノズル移動装置４に接続されている。このエアバッグ７は、ガス給排気ポンプ１１によって気体が供給されることでノズル移動装置４内から展開され、ガス給排気ポンプ１１によって気体が吸引されることでノズル移動装置４内に収納される機構となっている。
【００２６】
高圧ポンプ１０は、高圧ホース１５を介して噴射ノズル１に接続されている。
【００２７】
ガス給排気ポンプ１１は、エアホース１６を介してエアバッグ７に接続されている。
【００２８】
水中カメラ５０は、カメラケーブル５２を介してモニタ５１に接続されており、運転床１９上のオペレータは水中カメラ５０が撮像した画像をモニタ５１上で確認することでダウンカマ内の様子を把握することができるようになっている。
【００２９】
制御装置２０は、制御ケーブル１２，１３，１４を介してそれぞれノズル移動装置４、高圧ポンプ１０、ガス給排気ポンプ１１に接続されており、各装置の動作を制御する。
【００３０】
次に、ＷＪＰ装置９によりウォータージェットピーニング（ＷＪＰ）が施工される沸騰水型原子力プラントの概略構造を説明する。
【００３１】
図１において、沸騰水型原子力プラントは、原子炉建屋（不図示）内に原子炉格納容器（不図示）が配置され、原子炉圧力容器２３が原子炉格納容器で取り囲まれている。炉内構造物である炉心シュラウド５は原子炉圧力容器２３内に設置されており、他の炉内構造物である複数のジェットポンプ（不図示）が原子炉圧力容器２３と炉心シュラウド５の間に形成される環状のダウンカマ内に配置されている。
【００３２】
次に、このようなウォータージェットピーニング装置を用いたウォータージェットピーニング方法について説明する。
【００３３】
沸騰水型原子力プラントの運転が停止された後に、予防保全作業であるＷＪＰ装置９を用いたウォータージェットピーニング方法が、例えば、炉心シュラウド５の溶接部の外面に対して実施される。
【００３４】
このウォータージェットピーニング方法の実施に際して、まず、高圧ポンプ１０、ガス給排気ポンプ１１、制御装置２０を、原子炉建屋内で原子炉格納容器の上方に形成された運転床１９上に設置する。
【００３５】
次いで、噴射ノズル１およびエアバッグ７が搭載されたノズル移動装置４を、原子炉建屋内に設置された天井クレーン（不図示）によって吊り下げて、ダウンカマ内を下降させる。このとき、あらかじめダウンカマ内に投入される水中カメラ５０の画像が映し出されるモニタ５１によって、オペレータはノズル移動装置４の吊り下げ状態を監視し、ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したとき、オペレータはノズル移動装置４の下降を停止する。なお、水中カメラ５０は複数台投入されていても良い。
【００３６】
次いで、ノズル移動装置４を、ダウンカマ内の周方向において隣接する一対のジェットポンプの間に配置する。原子炉圧力容器２３の半径方向におけるダウンカマの幅が狭く、噴射ノズル１の先端とＷＪＰ施工位置である炉心シュラウド５の溶接部の外面との間に噴射距離を確保するために、噴射ノズル１の中心軸は、水平方向において、炉心シュラウド５の外面に対して斜めに配置する。このとき、原子炉圧力容器２３内には冷却水８が充填されているため、噴射ノズル１は冷却水中に配置される。なお、冷却水８は、原子炉圧力容器２３の上方に形成される原子炉ウェル（不図示）内にも充填されている。
【００３７】
ノズル移動装置４が一対のジェットポンプの間に配置されたことを水中カメラ５０の撮像画像によって確認した後、オペレータは、運転床１９上に設置された制御装置２０の操作盤に設けられたガス給排気ポンプ１１の起動スイッチを「入」にする。操作盤から出力されたガス給排気ポンプ起動信号により、ガス給排気ポンプ１１が起動される。ガス給排気ポンプ１１が起動されると、ガス給排気ポンプ１１で圧縮された気体が、エアホース１６を通ってエアバッグ７へ供給される。エアバッグ７は供給された気体によって膨張して、水噴射流２と非施工対象物６の間で、周囲の構造物である、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプに接するまで展開される。オペレータは、水中カメラ５０の画像が映し出されるモニタ５１によって、エアバッグ７の展開状態を確認する。
【００３８】
オペレータは、エアバッグ７が正常に展開されたことを確認した後、運転床１９上に設置された制御装置２０の操作盤に設けられた高圧ポンプ１０の起動スイッチを「入」にする。操作盤から出力された高圧ポンプ起動信号により、高圧ポンプ１０が起動される。高圧ポンプ１０により昇圧された高圧水が、高圧ホース１５を通して噴射ノズル１に供給され、噴射ノズル１からダウンカマ内の冷却水８中に水噴射流２となって噴射される。この水噴射流２は炉心シュラウド５の溶接部の外面に向かって噴射される。制御装置２０は、噴射ノズル１から噴射される水噴射流２が最適な噴射流量および噴射圧力になるように、高圧ポンプ制御装置１０を制御する。
【００３９】
噴射ノズル１は、ダウンカマ内において、周方向において隣接する一対のジェットポンプの間で、ノズル移動装置４によって往復移動される。このとき、水噴射流２に含まれる気泡が崩壊することによって発生した衝撃波３が、炉心シュラウド５の溶接部の外面に衝突し、この溶接部の外面に圧縮残留応力を付与する。なお、オペレータは、水中カメラ５０の画像が映し出されるモニタ５１によって、ウォータージェットピーニングの施工状況を監視する。
【００４０】
この際に、水噴射流２に含まれる気泡が崩壊することによって発生した衝撃波３は、炉心シュラウド５の溶接部の外面に作用するが、非施工対象物６に対しては、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプに接するまで展開されたエアバッグ７により遮蔽される。これにより、衝撃波３の衝突による非施工対象物６の振動を防ぐことができる。
【００４１】
上述した本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例１では、高圧ポンプ１０と、ガス給排気ポンプ１１と、高圧ポンプ１０から供給される高圧水を水噴射流として噴射する噴射ノズル１と、ガス給排気ポンプ１１から供給される気体によりを膨張し、ガス給排気ポンプ１１によって、気体が排気されることで収縮するエアバッグ７とを備え、水中に配置された噴射ノズル１から噴射されたキャビテーション噴流２を、水中に存在する施工対象物である炉心シュラウド５の溶接部の外面に当てることにより、炉心シュラウド５の溶接部の外面に圧縮残留応力を付与し、少なくともキャビテーション噴流２を噴射している間は、水中に存在する非施工対象物６とキャビテーション噴流の間に、キャビテーション噴流２が発生する衝撃波を遮蔽するエアバッグ７を周囲の構造物に接触するまで展開、配置する。
【００４２】
よって、キャビテーション噴流２によって発生する衝撃波がエアバッグ７により遮蔽されるので、ウォータージェットピーニングを施工しない非施工対象部６への衝撃波の伝播を抑制することができる。このため、非施工対象物６の振動を抑制することができ、損傷リスクを従来に比べて低減することができる。
【００４３】
＜実施例２＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例２を図２Ａ乃至図３を用いて説明する。図１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。
図２Ａは本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図、図２Ｂは噴射ノズル付近の平面透視図、図２Ｃは噴射ノズル付近の平面図である。
【００４４】
本実施例のウォータージェットピーニング装置は、エアバッグ７が、ノズル移動装置４から直接展開・収容される形態である。その他の構成は、実施例１のウォータージェットピーニング装置と略同じであり、詳細は省略する。
【００４５】
本実施例では、図２Ａに示すように、エアバッグ７を、ノズル移動装置４内に搭載された状態でダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したときに、エアバッグ７にガス給排気ポンプ１１によって気体を供給し、噴射ノズル１と非施工対象物６を遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開させる。
【００４６】
次いで、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０から高圧水を供給して、ＷＪＰ施工が開始される。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、炉心シュラウド５の溶接部の外面に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。
【００４７】
図２Ｂは、本実施例におけるエアバッグ７が展開されたときの平面図である。エアバッグ７は炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開され、ノズル移動装置４と非施工対象物６の間に配置される。
【００４８】
図２Ｃは、本実施例におけるエアバッグ７が展開されたときの平面図（透視図）である。ノズル移動装置４は、ストッパー３４により、炉心シュラウド５外面とジェットポンプ２１の間で固定される。噴射ノズル１は、ノズル移動装置によりエアバッグ７の下方の領域において、炉心シュラウド５の外面に対して斜めに配置された状態で、炉心シュラウド外面に沿った周方向に移動しながら、ＷＪＰ施工を行う。
【００４９】
図３は、図２Ａ乃至図２Ｃに示したエアバッグ７の収納状態を示したノズル移動装置４の断面図である。図３に示すように、エアバッグ７は、ガス給排気ポンプ１１によって、給排気口２５から気体が吸引されるとともに、エアバッグ巻取り装置２４によって、ノズル移動装置４内に巻き取られている。このため、ノズル移動装置４の原子炉内への挿入、原子炉内からの抜去作業は従来と同様の難易度である。
【００５０】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００５１】
＜実施例３＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例３を図４Ａ乃至図６を用いて説明する。
図４Ａ乃至図４Ｄは本実施例におけるエアバッグ７を順次展開する状態を示した側面図、図５Ａ乃至図５Ｃは袋体のフレームを構成するスプリング付蝶番の構造例である。
【００５２】
図４Ａは、ノズル移動装置４内からフレーム付エアバッグ７が展開され始めた状態であり、エアバッグ７はスプリング付蝶番２６で連結されたフレーム２７が内蔵されている。エアバッグ７内に気体が供給されることで、スプリング付蝶番２６が開き、エアバッグ７が水平方向に展開される。
【００５３】
図４Ｂに示すように、順次エアバッグ７が上方に繰り出され、図４Ｃに示すようにエアバッグ７を展開する高さ（噴射ノズル１と非施工対象物６の間）まで繰り出される。その後、図４Ｄに示すようにエアバッグ７が水平方向に展開されることで、噴射ノズル１と非施工対象物６の間に、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまでエアバッグ７が展開される。展開されたエアバッグ７により、噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、非施工対象物６に対して遮蔽される。
【００５４】
図５Ａは、スプリング付蝶番２６の概略構造であり、無負荷時の状態を示す図である。スプリング付蝶番２６は、蝶番片２８と蝶番片２９を軸３１で接続し、スプリング３０が備えられている。無負荷時には、図５Ａに示すように、スプリング３０によって、スプリング付蝶番２６は閉じられている。図５Ｂはスプリング付蝶番２６が負荷によって開いている状態の一例を示す図であり、図５Ｂでは、１８０度開いた状態を示している。この開き角度は、負荷に対してスプリング強度（巻数や太さ）を調整することやストッパーを設けることで決定することができる。図５Ｃは、スプリング付蝶番２６が９０度開いた状態を示す図であり、このように、用途によって開き角度が調整できる。
【００５５】
図４Ａ乃至図４Ｄに示したエアバッグ７では、あらかじめ、スプリング付蝶番２６のスプリング３０の強度を調整することにより、エアバッグの膨張、収縮によって、フレーム２７の展開、収納時のフレーム２７（スプリング付蝶番２６）の開閉順が決められている。すなわち、フレーム２７の先端にいくほど、スプリング付蝶番２６のスプリング３０の強度を高くしておくことで、展開時は根本（ノズル移動装置４側）からフレーム２７が展開され、収納時は先端から収納されるようにしてある。
【００５６】
図６は図４Ａから図４Ｄに示したエアバッグ７の構造を示した図である。図６に示すように、エアバッグ７は、スプリング付蝶番２６で接続されたフレーム２７を内包し、エアバッグ支持孔３２でフレーム２７に取り付けられている。エアバッグ７内に気体が供給されることで、スプリング付蝶番２６が開き、エアバッグ７が展開される。エアバッグ７内の気体が吸引されると、スプリング付蝶番２６が閉じ、エアバッグ７が収納される。
【００５７】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００５８】
＜実施例４＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例４を図７を用いて説明する。
図７は本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【００５９】
本実施例は、施工対象を炉心シュラウド５とバッフルプレート２２との溶接部とする場合である。
【００６０】
図７に示すように、エアバッグ７をノズル移動装置４内に搭載された状態で、ダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したときにガス給排気ポンプ１１によってエアバッグ７に気体を供給して、噴射ノズル１と非施工対象物６を遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開する。エアバッグ７を展開した後、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０から高圧水を供給して、ＷＪＰ施工を開始する。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、炉心シュラウド５とバッフルプレート２２の溶接部の外面に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。
【００６１】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００６２】
＜実施例５＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例５を図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。
図８Ａは本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図、図８Ｂは噴射ノズル付近の平面図である。
【００６３】
本実施例は、施工対象を炉心シュラウド５とバッフルプレート２２との溶接部とする場合である。
【００６４】
図８Ａに示すように、リンク式フレーム３３を備えるエアバッグ７を、ノズル移動装置４内に搭載した状態でダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したとき、ガス給排気ポンプ１１によってエアバッグ７に気体を供給し、噴射ノズル１と非施工対象物６を遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開する。エアバッグ７を展開した後、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０からの高圧水が供給されて、ＷＪＰ施工が開始される。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、炉心シュラウド５とバッフルプレート２２の溶接部に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。図８Ｂは、施工対象を炉心シュラウド５とバッフルプレート２２の溶接部とする場合のエアバッグ７が展開されたときの平面図である。エアバッグ７は炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開され、ノズル移動装置４と非施工対象物６の間に形成される。
【００６５】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００６６】
＜実施例６＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例６を図９を用いて説明する。
図９は本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【００６７】
本実施例は、施工対象を原子炉圧力容器２３とバッフルプレート２２との溶接部とする場合である。
【００６８】
図９に示すように、リンク式フレーム３３を備えるエアバッグ７を、ノズル移動装置４内に搭載した状態でダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したとき、ガス給排気ポンプ１１によってエアバッグ７に気体を供給し、噴射ノズル１と非施工対象物６を遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開する。エアバッグ７を展開した後、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０から高圧水を供給して、ＷＪＰ施工が開始される。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、原子炉圧力容器２３とバッフルプレート２２の溶接部に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。
【００６９】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００７０】
＜実施例７＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例７を図１０を用いて説明する。
図１０は本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【００７１】
本実施例は、非施工対象物６が下方にある場合に、炉心シュラウド５外面の溶接部を施工対象とする場合である。
【００７２】
図１０に示すように、リンク式フレーム３３を備えるエアバッグ７をノズル移動装置４内に搭載した状態でダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したときにガス給排気ポンプ１１によってエアバッグ７に気体を供給して、噴射ノズル１とその下方に位置する非施工対象物６とを遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開させる。エアバッグ７を展開した後、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０からの高圧水が供給されて、ＷＪＰ施工が開始される。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、炉心シュラウド５外面の溶接部に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。
【００７３】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００７４】
＜実施例８＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例８を図１１乃至図１３Ｄを用いて説明する。
図１１は本実施例のウォータージェットピーニング装置の噴射ノズル付近の側面図である。
【００７５】
本実施例は、施工対象を炉心シュラウド５とバッフルプレート２２との溶接部とする場合である。
【００７６】
図１１に示すように、リンク式フレーム３３を備えるエアバッグ７をノズル移動装置４とは別のエアバッグ展開収納装置３５に搭載した状態でダウンカマ内を下降させる。ノズル移動装置４がＷＪＰ施工開始位置に達したときにエアバッグ展開収納装置３５に搭載されるエアバッグ７にガス給排気ポンプ１１によって気体を供給して、噴射ノズル１と非施工対象物６を遮るように、炉心シュラウド５の外面、原子炉圧力容器２３の内面およびジェットポンプ２１に接するまで展開される。エアバッグ７を展開した後、噴射ノズル１へ高圧ポンプ１０からの高圧水が供給されて、ＷＪＰ施工が開始される。噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３は、炉心シュラウド５とバッフルプレート２２の溶接部に作用するが、非施工対象物６に対しては、エアバッグ７により遮蔽される。
【００７７】
図１２Ａ乃至図１２Ｃにリンク式フレーム３３のリンク部の概略構造を示す。図１２Ａはリンク部の断面図である。
【００７８】
図１２Ａに示す様に、リンク部は、リンク３６Ａとリンク３６Ｂとがブッシュ３７を介してシャフト３８で接続されており、ナット３９で軸方向に固定されている。接続部にはスプリング４０が組み込まれており、無負荷時は、図１２Ｂに示すように二つのリンクは閉じられているが、負荷が加えると、図１２Ｃに示すように二つのリンクが開く構造となっている。
【００７９】
図１３Ａ乃至図１３Ｄにリンク式フレーム３３の概略構造を示す。図１３Ａは収納時のリンク式フレームの平面図、図１３Ｂは収納時のリンク式フレームの側面図、図１３Ｃは展開時のリンク式フレームの平面図、図１３Ｄは展開時のリンク式フレームの側面図である。
【００８０】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、リンク式フレーム３３は、前述のリンク部（リンク３６Ａとリンク３６Ｂとブッシュ３７およびシャフト３８）を複数連結することで構成されており、フレーム支持部４１によって、ノズル移動装置４、あるいはエアバッグ展開収納装置３５に取り付けられている。シャフト３８の長さを順番に変えることで、リンク式フレーム３３の収納性は向上する。
【００８１】
また、図１３Ｃおよび図１３Ｄに示すように、リンク部（リンク３６Ａとリンク３６Ｂとブッシュ３７およびシャフト３８）の開き角度は、負荷に対してスプリング強度（巻数や太さ）を調整することやストッパーを設けることで任意に決定することができる。
【００８２】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００８３】
＜実施例９＞  
本発明のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法の実施例９を図１４Ａ乃至図１５Ｄを用いて説明する。
【００８４】
図１４Ａは、本実施例におけるエアバッグ展開収納装置３５の炉内挿入、撤去状態を示した側面図である。図１４Ａに示すように、エアバッグ展開収納装置３５は、フレーム展開機構４２により、フレーム２７は直立した状態で、原子炉内に挿入される。このとき、複数のエアバッグ７の何れにも気体が供給されていない。
【００８５】
図１４Ｂは、本実施例におけるエアバッグ展開収納装置３５のエアバッグ展開状態を示した側面図である。図１４Ｂに示すように、フレーム展開機構４２により、フレーム２７は水平に倒された状態となり、各エアバッグ７には、気体が供給され、膨張する。これにより、炉心シュラウド５の外面、エアバッグ展開収納装置３５およびジェットポンプ２１に接しながら、衝撃波を遮蔽するエアバッグとなり、炉心シュラウド５とバッフルプレート２２の溶接部を施工した場合に、噴射ノズル１から噴射される水噴射流２に含まれる気泡が崩壊して発生する衝撃波３を遮蔽することができる。
【００８６】
図１４Ｃは、本実施例におけるエアバッグ展開収納装置３５のエアバッグ展開状態を示した平面図である。図１４Ｃに示すように、フレーム展開機構４２により、フレーム２７は水平に倒された状態となり、各エアバッグ７には、気体が供給され、膨張することで、炉心シュラウド５の外面、エアバッグ展開収納装置３５およびジェットポンプ２１に接しながら、各エアバッグも接触することで、隙間なく、衝撃波を遮蔽するエアバッグとなる。
【００８７】
図１５Ａは、フレーム２７が直立した状態のフレーム展開機構４２の平面図である。図１５Ａに示すように、フレーム展開機構４２は、エアバッグ７への気体流路を兼ねる中空のフレーム２７、フレーム展開機構支持部４３、内ドラム４４、外ドラム４５、フレーム２７と外ドラムを接続するステー４６、軸受部４７で構成されており、エアバッグ展開収納装置３５に取り付けられている。フレーム２７には、フレーム展開機構支持部４３と軸受部４７を貫通して、エア給排気パイプ４９が接続されており、運転床９に設置されたガス給排気ポンプ１１と接続されている。
【００８８】
図１５Ｂは、フレーム２７が直立した状態のフレーム展開機構４２の側面図である。図１５Ｂに示すように、内ドラム４４の下端にはエア給排気パイプ４８が接続されており、運転床９に設置されたガス給排気ポンプ１１と接続されている。
【００８９】
図１５Ｃは、フレーム２７が水平に倒れた状態のフレーム展開機構４２の平面図である。このとき、エア給排気パイプ４９より気体が供給され、フレーム２７を流路として、フレーム２７に複数取り付けてあるエアバッグに気体が供給されて、エアバッグが膨張する。
【００９０】
図１５Ｄは、フレーム２７が水平に倒れた状態のフレーム展開機構４２の側面図である。エア給排気パイプ４８より内ドラム４４を通して、外ドラム４５に気体が供給されることで、外ドラム４５が旋回し、外ドラム４５とステー４６で接続されているフレーム２７が水平に倒れる機構となっている。収納時は、エア給排気パイプ４９よりエアバッグ内の気体を吸引し、その後、エア給排気パイプ４８より外ドラム４５内の気体を吸引することで、フレーム２７を直立させる。フレームを直立しやすくするために、軸受部４７にスプリングを組み込んでも良い。
【００９１】
本実施例のウォータージェットピーニング装置およびウォータージェットピーニング方法においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【００９２】
＜その他＞  
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【００９３】
例えば、上記実施例１乃至実施例９では、エアバッグ７に供給する気体として空気を想定しているが、供給する気体はアルゴンや窒素等の不活性ガスでも良い。また、エアバッグの材質は、柔軟性に富むナイロン繊維や天然ゴムであることが望ましい。
【符号の説明】
【００９４】
１…噴射ノズル、
２…水噴射流（キャビテーション噴流）、
３…衝撃波、
４…ノズル移動装置、
５…炉心シュラウド、
６…非施工対象物、
７…袋体（エアバッグ）、
８…冷却水、
９…ウォータージェットピーニング装置、
１０…高圧ポンプ、
１１…ガス給排気ポンプ（気体給排気装置）、
１２…ノズル移動装置制御ケーブル、
１３…高圧ポンプ制御ケーブル、
１４…給排気ポンプ制御ケーブル、
１５…高圧ホース、
１６…エアホース、
１７…高圧ホース、
１８…ステーおよびエアホース、
１９…運転床（オペレーティングフロア）、
２０…制御装置、
２１…ジェットポンプ、
２２…バッフルプレート、
２３…原子炉圧力容器、
２４…エアバッグ巻取り装置、
２５…給排気口、
２６…スプリング付蝶番、
２７…フレーム、
２８…蝶番片Ａ、
２９…蝶番片Ｂ、
３０…スプリング、
３１…軸、
３２…エアバッグ支持孔、
３３…リンク式フレーム、
３４…ＷＪＰ装置ストッパー、
３５…エアバッグ展開収納装置、
３６Ａ…リンク、
３６Ｂ…リンク、
３７…ブッシュ、
３８…シャフト、
３９…ナット、
４０…スプリング、
４１…フレーム支持部、
４２…フレーム展開機構、
４３…フレーム展開機構支持部、
４４…内ドラム、
４５…外ドラム、
４６…ステー、
４７…軸受部、
４８…エア給排気パイプ、
４９…エア給排気パイプ、
５０…水中カメラ、
５１…モニタ、
５２…カメラケーブル。
【図１】
2016078181.tif 000003
【図２Ａ】
2016078181.tif 000004
【図２Ｂ】
2016078181.tif 000005
【図２Ｃ】
2016078181.tif 000006
【図３】
2016078181.tif 000007
【図４Ａ】
2016078181.tif 000008
【図４Ｂ】
2016078181.tif 000009
【図４Ｃ】
2016078181.tif 000010
【図４Ｄ】
2016078181.tif 000011
【図５Ａ】
2016078181.tif 000012
【図５Ｂ】
2016078181.tif 000013
【図５Ｃ】
2016078181.tif 000014
【図６】
2016078181.tif 000015
【図７】
2016078181.tif 000016
【図８Ａ】
2016078181.tif 000017
【図８Ｂ】
2016078181.tif 000018
【図９】
2016078181.tif 000019
【図１０】
2016078181.tif 000020
【図１１】
2016078181.tif 000021
【図１２Ａ】
2016078181.tif 000022
【図１２Ｂ】
2016078181.tif 000023
【図１２Ｃ】
2016078181.tif 000024
【図１３Ａ】
2016078181.tif 000025
【図１３Ｂ】
2016078181.tif 000026
【図１３Ｃ】
2016078181.tif 000027
【図１３Ｄ】
2016078181.tif 000028
【図１４Ａ】
2016078181.tif 000029
【図１４Ｂ】
2016078181.tif 000030
【図１４Ｃ】
2016078181.tif 000031
【図１５Ａ】
2016078181.tif 000032
【図１５Ｂ】
2016078181.tif 000033
【図１５Ｃ】
2016078181.tif 000034
【図１５Ｄ】
2016078181.tif 000035