(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングとの溶接部近傍を気中でショットピーニング施工する原子炉内据付機器の表面加工装置であって、この表面加工装置は、インコアモニタ案内管に固定されるクランプ機構にハンドルを介して支持される装置本体と、この装置本体に固定されてＣＲＤハウジングの上面に接触させることによって位置決めする位置決め機構と、前記装置本体に昇降機構および旋回機構によって昇降および旋回可能に取付けられてショットを噴射するピーニングヘッド機構と、噴射されたショットを回収するショット回収装置とを備えていることを特徴とする原子炉内据付機器の表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内構造物の予防保全を目的としてインコアモニタ案内管及びインコアモニタハウジングの構成材料であるオーステナイト系ステンレス鋼に実施するための原子炉内据付機器の表面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉内構造物はオーステナイト系ステンレス鋼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るが、高温高圧下での長期に亘る運転及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及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（以下、SCC と記す）発生の可能性を有している。
【０００３】
ショットピーニングは上記SCC の予防保全として有効な技術であり、金属の小球（ショット）を高圧空気等により高速で投射し、その運動エネルギーを利用して材料表面を塑性変形させ引張り残留応力を圧縮応力に変え、これによりSCC の３要因（材料、環境、応力）の１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SCC の発生を防止する。
【０００４】
通常の定期点検時において、作業員のアクセス困難な原子炉底部のインコアモニタ案内管などの部位は、炉内構造物の取替作業と並行して気中でショットピーニングを施工することが望ましい。
【０００５】
この場合、高圧空気でショットを投射することとなり、原子炉圧力容器内に仮設したテンプレートにショット噴射装置を設置し、作業員が仮設の炉底部シールド上から林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘部に下向きに身を乗り出してインコアモニタハウジングとの溶接部近傍へショットピーニング施工を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作業員が下向きに身を乗り出す無理な姿勢をとるため、施工部位に正確にピーニングヘッドを位置決めすることが難しく、また、施工位置の把握や移動にも時間を要するため施工時間が長くなる課題がある。
【０００７】
また、施工にあたって原子炉圧力容器内を洗浄するものの、炉内構造物自体が若干放射化していること、及び洗浄して除去できない放射性物質が若干残ることから、作業場所である原子炉圧力容器内底部は放射線環境となり、施工時間が長くなるにつれて作業員の被曝線量が増大する課題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、林立するインコアモニタ案内管下方の狭隘部においても正確な位置決めができ、施工時間を短くするとともに、作業員の放射線被曝線量を低減できる原子炉内据付機器の表面加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングとの溶接部近傍を気中でショットピーニング施工する原子炉内据付機器の表面加工装置であって、この表面加工装置は、インコアモニタ案内管に固定されるクランプ機構にハンドルを介して支持される装置本体と、この装置本体に固定されてＣＲＤハウジングの上面に接触させることによって位置決めする位置決め機構と、前記装置本体に昇降機構および旋回機構によって昇降および旋回可能に取付けられてショットを噴射するピーニングヘッド機構と、噴射されたショットを回収するショット回収装置とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングで構成される狭隘部の任意の溶接部近傍へショットピーニング施工ができるとともに、ヘッド昇降機構と旋回機構を各々単独で動作できるので装置を小型化できる。
【００１１】
又、各々の機構や装置を同時に作動できるので、ショットピーニング施工速度が単独動作に比べ倍速となり、施工時間を短縮できる。さらに、ショットの噴射、回収、旋回、昇降を一連の動作で行うことができる。よって、作業員の操作負荷を減ずることができ、施工時間も短縮でき、放射線被曝量を低減できる。
【００１７】
【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内据付機器の表面加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図２及び図３に示した表面加工装置８を原子炉圧力容器１内に設置して表面加工作業を行っている状態を示している。図２は本実施の形態に係る表面加工装置８を拡大して示し、ＣＲＤハウジング５内に設置してインコアモニタ案内管３の溶接部51をショットピーニングしている状態を拡大して示し、図３は図２における装置本体26の上端開口部を閉塞するためのふた27の上面図である。
【００１８】
図１において符号１は原子炉圧力容器で、この原子炉圧力容器１は原子炉建屋に設置された原子炉ウェル内にペデスタルを介して立設している。原子炉圧力容器１内には円筒状の炉心シュラウド２が設置され、この炉心シュラウド２の内側には多数のインコアモニタ案内管３が林立している。インコアモニタ案内管３は図２に拡大して示すように原子炉圧力容器１の鏡板に取付けられているインコアモニタハウジング４に溶接接合されている。
【００１９】
原子炉圧力容器１内に林立しているインコアモニタ案内管３の下方に接続したインコアモニタハウジング４は同様に原子炉圧力容器１の鏡板に取付けられた制御棒駆動機構ハウジング５（以下、ＣＲＤハウジング５と呼ぶ）間の狭隘部に設置されている。
【００２０】
炉心シュラウド２の下端にはシュラウドサポートシリンダ６が設けられており、このシュラウドサポートシリンダ６と原子炉圧力容器１との接合部付近のレベルには仮設シールド７が配置されている。
【００２１】
本実施の形態に係る表面加工装置８は図２に拡大して示したように仮設シールド７の開口部７ａを利用してＣＲＤハウジング５内のインコアモニタ案内管３に設置されている。すなわち、図２に示したように、表面加工装置８はインコアモニタ案内管３とインコアモニタハウジング４との溶接部51の近傍へショットを投射できるように設置される。
【００２２】
表面加工装置８は有底容器状装置本体26、装置本体26の上端開口を閉塞するふた27、投射されたショットを吸引回収するピーニングヘッド機構９、ピーニングヘッド機構９を上下に昇降できる昇降機構10、ピーニングヘッド機構９をインコアモニタ案内管３全周に旋回させる旋回機構11、ピーニングヘッド機構９を施工部位の溶接部51に位置決めする位置決め機構12、装置本体26に取付けたハンドル46をインコアモニタ案内管３に固定するクランプ機構13及びショットを高圧空気で噴射及び回収するショット噴射回収装置14、ピーニングヘッド機構９、昇降機構10、旋回機構11を運転制御できる制御盤39から構成されている。
【００２３】
ピーニングヘッド機構９は溶接部51にノズル穴52からショットを投射する投射ノズル15、投射ノズル15を固定している昇降シャフト16、投射ノズル15の上下方向の位置表示をする目盛17を有している。昇降シャフト16は、シャフトハウジング22で包囲されている。ショットを外部へ漏洩させないために、装置本体26とふた27には密封用ゴムシール30が設けられている。
【００２４】
また、図３に示したようにふた27は中央部から半割りの２分割構成となっており、ふた27には４つの孔と、この孔を塞ぐ金網49を有し、２分割部分にはヒンジ45、パチン錠29を有している。なお、装置本体26には脚48が取付けられ、ふた27にサポート43、及びシャフトハウジング22が取付けられている。装置本体26はふた27と同様に中央部から２分割できるようになっている。
【００２５】
脚48は表面加工装置８を自立させるためのものである。図３に示すふた27に４ヶ所設けた穴には金網49が溶接で取付けられている。この穴はショット回収時の空気取入口である。サポート43はふた27に取付けられており、シャフトハウジング22を介して昇降機構10を支持している。
【００２６】
昇降機構10は昇降モータ19と昇降モータ19にシャフトを介して接続しているボールねじ20と昇降シャフト16に固定されたナット21により構成されている。昇降モータ19が回転するとそれに伴ってボールねじ20が回転するが、ボールねじ20は昇降シャフト16のシャフトハウジング22によって固定されているため、上下動することはない。
【００２７】
したがって、昇降モータ19の駆動によりボールねじ20が回転し、この回転に伴って昇降シャフト16に固定されたナット21が上下動し、これによって投射ノズル15が上下する。又、投射ノズル15の上下動に伴い目盛17が上下動するため、シャフトハウジング22に固定された指示棒18によって投射レベルの確認ができる。
【００２８】
旋回機構11は装置本体26の外側に取付けられた旋回モータ23と、この旋回モータ23の回転軸に取付けられた小径旋回ギア24と、この小径旋回ギア24と噛合する大径旋回ギア25とから構成されている。大径旋回ギア25に投射ノズル15が貫通して上下動自在となっている。
【００２９】
大径旋回ギア25には穴が設けられ、その穴に金網50が取付けられており、この穴がショット吸引時の空気取入口となっている。旋回モータ23の回転に伴い、小径旋回ギア24が旋回し、この動力が大径旋回ギア25に伝わって投射ノズル15がインコアモニタ案内管３の周りを回転移動し、溶接部51の近傍全周をショットピーニング施工できるようになっている。
【００３０】
ピーニングヘッド機構９の溶接部51へ正確に位置決めする位置決め機構12は投射ノズル15に接している大径旋回ギア25を接触包囲している装置本体26に固定されている。位置決め機構12の上部下面をＣＲＤハウジング５上面に接触させることにより、投射ノズル15を溶接部51に位置決めすることができる。
【００３１】
装置本体26をインコアモニタ案内管３に固定するクランプ機構13は装置本体26に接続されたハンドル46と半割パイプ47とからなっている。クランプ機構13は蝶ナット28を弛めることによって半割パイプ47を開き、インコアモニタ案内管３を任意の位置で挟み込み装置を固定することができる。
【００３２】
装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25は上部から見て２分割されており、装置本体26及び大径旋回ギア25は各々ボルト締結によって一体化される。又、ふた27はヒンジ45によって接続されパチン錠29によって一体化できる。装置本体26、ふた27及び大径旋回ギア25は各々ボルト（図示せず）を弛めかつパチン錠29を解除することによりインコアモニタ案内管３へ容易に着脱することができる。
【００３３】
装置本体26の底面、大径旋回ギア25の上面及びふた27の下面には、各々インコアモニタ案内管３との接触部にゴムシール30が接着されている。このゴムシール30により装置本体26の下部側面に取付けられた吸引管31から万一ショットが全て回収されなかった場合にショットが装置本体26の外部へ漏洩しないよう、装置本体26の内部を密封できる構造になっている。
【００３４】
ショット噴射回収装置14は図１に示したように噴射ユニット32、集塵ユニット33、投射ホース34、回収ホース35、ダクトホース36、コンプレッサ37及び空気配管38とからなっている。投射ホース34の一方はピーニングヘッド機構９の投射ノズル15に接続され、他方は噴射ユニット32に接続されている。噴射ユニット32とコンプレッサ37は空気配管38により接続されている。噴射ユニット32と集塵ユニット33はダクトホース36により接続されている。回収ホース35の一方は装置本体26の吸引管31に接続され、他方は噴射ユニット32に接続されている。
【００３５】
集塵ユニット33をショット投射前から予め駆動させて吸引回収している状態にし、コンプレッサ37からエアを供給することにより噴射ユニット32のタンク内に入っているショット（図示せず）を投射ホース34を介してピーニングヘッド機構９の投射ノズル15から投射する。これにより、溶接部51の近傍をショットピーニング施工できるようになっている。
【００３６】
又、同時に投射されたショットを吸引回収し繰り返し施工が行えるようになっている。制御盤39はショット噴射回収装置14を含めた表面加工装置８の各機構の運転制御ができるようになっている。
【００３７】
つぎに上記構成における原子炉内据付機器の表面加工装置８の取扱方法の一例を説明する。
図１及び図２において、ショット噴射回収装置14の噴射ユニット32を仮設下部テンプレート40上に、又、集塵ユニット33を原子炉圧力容器バルクヘッド41上に設置し、コンプレッサ37をオペレーションフロア42上に設置する。噴射ユニット32と集塵ユニット33とダクトホース36で接続する。噴射ユニット32とコンプレッサ37とを空気配管38で接続する。噴射ユニット32に投射ホース34と回収ホース35を接続する。
【００３８】
つぎに、仮設シールド７上で装置本体26、ふた27、大径旋回ギア25及びクランプ機構13を２分割し、ＣＲＤハウジング５上に位置決め機構12により位置決めをしてインコアモニタ案内管３に取付け、装置本体26を一体化する。この場合、投射ノズル15を所定の高さに設置する。
【００３９】
投射ホース34及び回収ホース35をピーニングヘッド機構９の投射ノズル15と吸引管31に接続する。ショット噴射回収装置14の集塵ユニット33を駆動させ、回収ラインにより吸引回収を開始する。コンプレッサ37を駆動させる。制御盤39の運転ボタンを押すとまず噴射ユニット32が駆動し、投射ホース34を介してピーニングヘッド機構９の投射ノズル15よりショットが投射される。
【００４０】
その後、所定の時間をおいて旋回機構11によりピーニングヘッド機構９が旋回し、ショットピーニング施工を行う。なお、旋回機構11が停止すると噴射ユニット32の駆動も停止する。旋回機構11でのピーニングヘッド機構９の旋回がインコアモニタ案内管３を一周すると引続き昇降機構10が駆動し、ショットピーニング施工を行う。
【００４１】
上記旋回、昇降作業を繰返し実施し、所定のストロークで停止する。所定の施工部位の溶接部51に対してショットピーニング施工が終了した後、集塵ユニット33を停止する。以下、同様の手順で原子炉内底部に設置されている全てのインコアモニタ案内管３とインコアモニタハウジング４との溶接部51の近傍をショットピーニング施工する。なお、本実施の形態では溶接部51に対してショットピーニングする例で説明したが、溶接部51に限ることなく、原子炉内据付機器に対しても適用できることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、原子炉内底部に林立するインコアモニタ案内管とインコアモニタハウジングで構成される狭隘部のショットピーニング施工を作業員が無理な体勢をとることなく正確にピーニングヘッドを位置決めすることができ、施工時間を短縮するとともに作業員の被曝線量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉内据付機器の表面加工装置の第１の実施の形態を説明するための一部側面で示す縦断面図。
【図２】図１における原子炉内据付機器の表面加工装置を拡大し、その近傍を一部側面で示す縦断面図。
【図３】図２における表面加工装置を拡大して示す上面図。
【符号の説明】
１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…インコアモニタ案内管、４…インコアモニタハウジング、５…ＣＲＤハウジング、６…シュラウドサポートシリンダ、７…仮設シールド、７ａ…開口部、８…表面加工装置、９…ピーニングヘッド機構、10…昇降機構、11…旋回機構、12…位置決め機構、13…クランプ機構、14…ショット噴射回収装置、15…投射ノズル、16…昇降シャフト、17…目盛、18…指示棒、19…昇降モータ、20…ボールねじ、21…ナット、22…シャフトハウジング、23…旋回モータ、24…小径旋回ギア、25…大径旋回ギア、26…装置本体、27…ふた、28…蝶ナット、29…パチン錠、30…ゴムシール、31…吸引管、32…噴射ユニット、33…集塵ユニット、34…投射ホース、35…回収ホース、36…ダクトホース、37…コンプレッサ、38…空気配管、39…制御盤、40…仮設下部テンプレート、41…原子炉圧力容器バルクヘッド、42…オペレーションフロア、43…サポート、44…切欠き、45…ヒンジ、46…ハンドル、47…半割パイプ、48…脚、49，50…金網、51…溶接部、52…ノズル穴、53…サポートレグ。
【図１】
0004043668.tif 000002
【図２】
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【図３】
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