(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内における炉心シュラウドの上部胴内面にほぼ全周に亘って設置される炉心スプレイスパージャに、前記炉心シュラウドの上部胴壁を貫通して配管される炉心スプレイ系配管を新炉心スプレイ配管に取替える取替工法であって、前記原子炉圧力容器内の炉内上部構造物を撤去し、既設の炉心スプレイ系配管を撤去した後、前記炉心シュラウドが残存した状態で、炉心シュラウド上方の原子炉圧力容器内を局部的に化学的洗浄および機械的洗浄により除染し、その後、前記原子炉圧力容器内の水位を炉心シュラウド上面まで下げ、作業用プラットホームを炉心シュラウド上面に設置して、新炉心スプレイ系配管を前記原子炉圧力容器内に導入して据付け、前記化学的洗浄を行う工程では、原子炉圧力容器内の炉心シュラウド上面に除染タンクを設置し、この除染タンクの外周部と前記原子炉圧力容器の炉壁内周部との間に設けた上下の二重シール機構とその間へ供給するパージ水とにより下方の炉水と上方の炉水とを隔離し、上方の炉水を前記除染タンク内に循環させることを特徴とする炉心スプレイ系配管取替工法。
【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に設置される炉内構造物を供用期間中に取替える技術に属するものであり、特に原子炉圧力容器外側の配管から炉心シュラウド上部内面に設置された炉心スプレイスパージャにサプレッションプール水を導くために設けられる原子炉内の炉心スプレイ系配管を、炉内作業のみによって取替える炉心スプレイ系配管取替工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉における原子炉圧力容器の炉内構造物のうち、炉心スプレイ系配管は、再循環系配管破断のような冷却材喪失事故によって炉心が露出した場合に燃料の過熱により燃料被覆管の溶融を防ぐため、サプレッションプールの水を外部配管から炉心スプレイスパージャへ導く炉内配管として設置されている。
【０００３】
炉心スプレイ系配管は、炉心を取り囲むほぼ１８０度の範囲のパイプで構成されており、１８０度対称の位置に２系統設置されている。
【０００４】
炉心スプレイス系配管は、原子炉圧力容器の炉心スプレイノズルのセーフエンドに溶接されたサーマルスリーブに接続され、ジャンクションボックスを介して左右に分岐し、約９０度の方向に圧力容器の内壁に沿って半円環状に配置されている。この半円環状部分の端部は鉛直方向に折曲して垂下する垂直管部を有し、この垂直管はスリーブを介してさらに水平方向へ曲がり、炉心シュラウドの上部外壁に突き出た炉心スプレイスパージャのパイプに接続されている。
【０００５】
炉心シュラウドの上部外壁に突き出た炉心スプレイスパージャのパイプには、リングブラケットが取付けられており、シュラウドの内側に流れる炉水の漏洩を防止するとともに、非常時、炉心スプレイスパージャのポンプが起動してスプレイしたときの炉心スプレイスパージャ、および炉心スプレイ系配管とシュラウド取付け部との熱応力を緩和する役割を有している。
【０００６】
ところで、原子炉圧力容器の炉内構造物は、ステンレス鋼製の部材を溶接することによって構成されている。
【０００７】
カーボン含有量が高いステンレス鋼では、高温水環境下で溶接部近傍の溶接熱影響部に応力腐食割れが発生することが知られており、高温の原子炉冷却材に接して使用される炉心スプレイ系配管においてもその発生が懸念されている。
【０００８】
このような事象が発生した場合には原子炉安全性確保のため、炉内構造物の補修あるいは取替を行う必要が生じる。
【０００９】
ただし、長期間使用された炉内構造物は、中性子照射のために脆化しており、溶接した場合には溶着金属に欠陥が発生することがあるため、溶接による補修は困難となる。従って、照射された部位に応力腐食割れ等によりクラックが生じた場合の望ましい解決方法として炉内構造物の取替が考えられる。
【００１０】
このような原子炉圧力容器内に設置される炉心スプレイ系配管を供用期間中に取替える工法として、従来種々の方法が考えられているが、そのほとんどは原子炉圧力容器内の略全ての機器を同時に取替えるというものであり、炉心スプレイ系配管単体での取替を想定した例は知られていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
原子炉内構造物をほとんどすべて撤去し新構造物に取替える工法では、炉内構造物をすべて撤去した後の何もない状態で原子炉内全体を洗浄し除染することができ、また、放射線量の高い既設の構造物が存在しないため、原子炉圧力容器内側に遮蔽体を敷設することで炉内の放射線量当量率を低減でき、作業員が容易に炉内へ入域することが可能である。
【００１２】
これに対し、炉心シュラウド上部に位置する構造物だけを単独で取替える場合には、他の既設構造物が設置されているため容易に原子炉内全体を洗浄し除染することができず、また、照射された放射線量の高い既設の構造物が存在するため、作業員が炉内で作業できるレベルまで炉内の放射線量当量率を低減することは困難である。
【００１３】
したがって、このような環境を少しでも改善し、既設の炉心スプレイ系配管の撤去、新構造物の据付け等を作業員の炉内への入域により行えるようにし、炉心スプレイ系配管の交換およびそれに付帯する作業をより容易に、かつ短時間に行えるための工法を考える必要がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであり、炉心シュラウドを存置した状態でも作業員が炉内へ入れ、炉心スプレイ系配管の取替作業が容易かつ短時間に行える炉心スプレイ系配管取替工法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内における炉心シュラウドの上部胴内面にほぼ全周に亘って設置される炉心スプレイスパージャに、前記炉心シュラウドの上部胴壁を貫通して配管される炉心スプレイ系配管を新炉心スプレイ配管に取替える取替工法であって、前記原子炉圧力容器内の炉内上部構造物を撤去し、既設の炉心スプレイ系配管を撤去した後、前記炉心シュラウドが残存した状態で、炉心シュラウド上方の原子炉圧力容器内を局部的に化学的洗浄および機械的洗浄により除染し、その後、前記原子炉圧力容器内の水位を炉心シュラウド上面まで下げ、作業用プラットホームを炉心シュラウド上面に設置して、新炉心スプレイ系配管を前記原子炉圧力容器内に導入して据付け、前記化学的洗浄を行う工程では、原子炉圧力容器内の炉心シュラウド上面に除染タンクを設置し、この除染タンクの外周部と前記原子炉圧力容器の炉壁内周部との間に設けた上下の二重シール機構とその間へ供給するパージ水とにより下方の炉水と上方の炉水とを隔離し、上方の炉水を前記除染タンク内に循環させることを特徴とする炉心スプレイ系配管取替工法を提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る炉心スプレイ系配管取替工法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
第１実施形態（図１〜図２０）
図１は炉心スプレイ系配管の取替え手順を示す工程図であり、図２は作業対象とする沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の構成を示す全体断面図である。図３〜図２０は各工程における炉内機器の状態を示す説明図である。
【００２７】
図２に示すように、原子炉圧力容器１内には炉心シュラウド２が配置され、この炉心シュラウド２がシュラウドサポートシリンダ３によって支持されている。シュラウドサポートシリンダ３は、シュラウドサポートレグ４によって原子炉圧力容器１との底部に支持されている。炉心シュラウド２の上部には上部格子板５が設けられ、下部には炉心支持板６が設けられている。炉心シュラウド２の外周側にはジェットポンプ７が設けられ、このジェットポンプ７は大別して、ジェットポンプディフューザ７ａ，ジェットポンプライザ管７ｂ，ジェットポンプインレットミキサ７ｃにより構成されている。ジェットポンプ７の下方にはバッフルプレート８が設けられている。
【００２８】
また、炉心シュラウド２内には、制御棒９および燃料１０が設けられ、炉心シュラウド２の上方には、制御棒案内管１１，炉心スプレイ系配管１２，炉心スプレイスパージャ１３，差圧検出・ホウ酸水注入配管１４，蒸気乾燥器（ドライヤ）１５，気水分離器（セパレータ）兼シュラウドヘッド１６等の機器が設けられている。炉心スプレイ系配管１２は炉心スプレイノズル３０に接続されている。
【００２９】
本実施形態では、このような構成の原子炉圧力容器１内を満水状態とし、上蓋１７を撤去した後、図１に示す工程によって取替作業を進める。
【００３０】
概述すると、まず蒸気乾燥器（ドライヤ）１５、気水分離器（セパレータ）兼シュラウドヘッド１６および燃料１０等を撤去する（Ｓ１）。次に、後述する落下防止蓋の取付け（Ｓ２）、案内棒および炉心スプレイ系配管クランプの切断撤去（Ｓ３）を行う。そして、炉心スプレイ系配管１２を切断撤去し（Ｓ４）、原子炉圧力容器１の上部の局部化学除染を行う（Ｓ５）。
【００３１】
次いで、後述する作業架台の設置（Ｓ６）、残存部材の切断撤去（Ｓ７）等を行い、さらに、スタッドボルト穴の加工およびスタッドの取付け（Ｓ８）を行った後、テンプレートによる寸法測定を行い（Ｓ９）、新インレット管を取付ける（Ｓ１０）。
【００３２】
その後、新炉心スプレイ系配管を取付け（Ｓ１１）、さらに案内棒復旧および作業架台取外し工程（Ｓ１２）を行い、燃料装荷およびドライヤセパレータの復旧（Ｓ１３）を行う。
【００３３】
以下、図３〜図２０も参照して、各工程について具体的に説明する。
【００３４】
第１の工程（Ｓ１）は、炉心スプレイ系配管１２の切断準備工程であり、蒸気乾燥機１５および気水分離器／シュラウドヘッド１６を取外し、これらを図示省略のドライヤ／セパレータプールへ移送保管する。更に燃料１０の全数を図示しない燃料プールへ移送保管する。
【００３５】
図３および図４は、第２〜第４の工程（Ｓ２）〜（Ｓ４）における炉内状態を示している。
【００３６】
図３に示すように、第２工程である落下防止蓋取付け工程（Ｓ２）では、炉心シュラウド２の上部リング２ａの上面に、炉心シュラウド２内への機器落下を防止するための金網等の落下防止蓋２３を取付ける。そして、第３の工程である案内棒および炉心スプレイ系配管クランプの切断撤去工程（Ｓ３）では、図示しない水中ダイバーにより、炉心スプレイ系配管１２の撤去および据付けの際に干渉する案内棒２４を切断撤去する。なお、炉内満水状態では、炉水が遮蔽材として機能するため、ダイバーによる作業が可能である。
【００３７】
第４の工程である炉心スプレイ系配管１２の切断撤去工程（Ｓ４）では、図３および図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、炉心スプレイ系配管１２を原子炉圧力容器１の炉壁に固定しているクランプ２５、および炉心スプレイ系配管１２の立上り管２６をダイバーによって切断する。
【００３８】
そして、図４（Ａ）に示すように、炉心スプレイ系配管１２の円環部および立上り管２６の一部に吊具２７を取付ける。
【００３９】
この状態で、炉内に図示しない放電加工（ＥＤＭ）装置を導入し、ダイバーによりジャンクションボックス２８の蓋（カバープレート）２８ａに位置決めして、遠隔操作によりこの蓋２８ａをＥＤＭ切断で取外し、さらにＥＤＭ装置を炉心スプレイノズル３０内のサーマルスリーブ２９の位置に据付け、サーマルスリーブ２９をＥＤＭ切断する。なお、サーマルスリーブ２９については、図１３を用いて後に詳しく説明する。そして、サーマルスリーブ２９の切断によりフリーとなった炉心スプレイ配管１２を、炉心スプレイノズル３０から分離して、吊具２７により炉外へ撤去する。
【００４０】
また、遠隔操作によりインレット管３１の付根部にＥＤＭ装置を取付け、インレット管３１も炉心シュラウド２から切断撤去する。
【００４１】
以上の工程により炉心シュラウド２の上方機器を撤去した後、第５工程（Ｓ５）として局部化学洗浄を行う。
【００４２】
この局部化学洗浄工程では、図５および図６に示すように、原子炉圧力容器１の炉上部１ａにおける炉壁内面をＣＯＲＤ法等により局部化学除染する。すなわち、図５に示すように、原子炉水位３３を通常運転水位程度まで下げ、炉心シュラウド２の上部（後述する作業架台（プラットホーム）で作業を実施する範囲である炉心シュラウド２の上面から約５メートル上方の範囲）に、除染タンク３２を炉心シュラウド２の上部リング上面に設置する。除染タンク３２の内部には図６に示すように、流動ポンプ３４および配管３５が設けられ、これにより除染タンク３２の内外部で炉水が循環し得るようになっている。
【００４３】
そして、除染タンク３２の外周側下部に設けた二重シール機構３６とこの二重シール機構３６に供給するパージ水（シール水）とにより、炉心シュラウド２の上部リング２ａよりも下方の炉水と上方の炉水とを隔離し、このシール部よりも上方の炉水を除染タンク３２内と除染装置３７との間で循環させることにより、炉上部１ａの化学除染を行う。
【００４４】
化学除染完了後は、除染タンク３２を炉外に搬出し、炉内に部分的にジェット水を噴射する等の機械的除染を実施して、洗浄完了とする。これにより、原子炉圧力容器１内の放射線レベルが低下し、気中作業が可能となる。
【００４５】
そこで、洗浄完了後に第６の工程として、作業架台の設置（Ｓ６）を行う。図７（Ａ）は、この工程（Ｓ６）において、炉心シュラウド２の上面フランジ部に作業架台（プラットホーム）３８を設置した状態を示している。作業架台３８は、例えば図示しない吊具により炉の上方から吊降ろして設置する。作業架台３８の周囲部には、炉壁側に対する放射線遮蔽のため、外壁シールド３８ａを設ける。これにより、作業員が原子炉圧力容器１内に入域できるようになり、炉心スプレイ系配管の復旧作業を行う準備が整う。
【００４６】
次に、第７の工程（Ｓ７）として、作業員が作業架台３８上に入り、残存部材の切断除去を行う。ここで撤去される残存部材としては、例えば既設の炉心スプレイ系配管１２を切断した場合に炉心スプレイノズル３０内に残存するサーマルスリーブ２９（図７には表れない。図１３参照）、および配管を固定していたクランプ２５（図３参照）の残存部等がある。本工程では、これらの切断撤去を行う。
【００４７】
次に、第８の工程として、新インレット管取付けのためのスタッドボルト穴加工およびスタッド取付け（Ｓ８）を行う。図７（Ａ），（Ｂ）、図８〜図１０は、この工程を示している。
【００４８】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、既設の炉心スプレイ系配管１２を完全に撤去した状態では、炉心シュラウド２の外面に炉心スプレイスパージャの残存パイプ４０が突出状態となっている。本実施形態では、この残存パイプ４０に、新炉心スプレイ系配管のインレット管（新インレット管）を接続するため、予め残存パイプ４０の成形を行う。
【００４９】
図８は、その成形手段として、残存パイプ４０の切断面の成形と、フランジシール面４１の成形とを、ＥＤＭ加工機４２によって行う様子を示している。すなわち、ＥＤＭ加工機４２は、残存パイプ先端面加工部４２ａとフランジシール面加工部４２ｂとを有しており、このＥＤＭ加工機４２を使用して、残存パイプ４０の端面および炉心シュラウド２の外表面を仕上げ加工するものである。
【００５０】
また、図９は、別のＥＤＭ加工機４３を使用して、炉心シュラウド２の外表面にさらにスタッドボルト穴４４を形成する様子を示している。すなわち、このＥＤＭ加工機４３は、複数の穴加工部４３ａを有しており、この穴加工部４３ａによって残存パイプ４０の周囲部、つまり新インレット管接続部位の周囲部に、スタッドボルト穴４４を形成するものである。
【００５１】
なお、図７（Ｂ）は、スタッドボルト穴４４にスタッドボルト４５を埋設した状態を示している。また、図１０（Ａ），（Ｂ）および図１１（Ａ），（Ｂ）は新インレット管１１１を装着した状態を示している。
【００５２】
これらの図に示すように、本実施形態では、新インレット管１１１の先端に一体的に設けたフランジ１１２を図８に示すフランジシール面４１に接合するとともに、そのフランジ１１２を、スタッドボルト穴４４に埋設したスタッドボルト４５およびナット４８により締結することにより、非溶接にて炉心シュラウド２に固定し、炉心スプレイスパージャ１３に機械的に連結するものである。これにより、既設の炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０と炉心シュラウド２を固定しているリングブラケット４９との全体を、フランジ１１２によって覆う状態で、炉心スプレイ系配管の給水がすべて炉心スプレイスパージャ１３へ導かれるよう考慮している。
【００５３】
また、この工程（Ｓ８）では同時に、炉心スプレイノズル３０内にセーフエンド開先加工機を挿入して、新炉心スプレイ配管と取合うセーフエンドの開先加工を行う。図１２は、この開先加工の状態を示し、図１３は既存のジャンクションボックスとこれに代わるティーとを上下に対比して示している。
【００５４】
すなわち、図１２に示すように、炉心スプレイノズル３０の先端にはセーフエンド５０が溶接部５１を介して接続してあり、セーフエンド５２には前記工程（Ｓ４）での切断により残されたセーフエンド側のサーマルスリーブ残存部５２がある。このセーフエンド側のサーマルスリーブ残存部５２に、後述する新炉心スプレイ系配管１００のサーマルスリーブ１０２を突合せ溶接により接続するため、このサーマルスリーブ残存部５２に開先加工機５３により開先加工を行う。
【００５５】
開先加工機５３は軸体５４に回転成形用等の加工刃５５を設けるとともに、カメラ５６および照明具５７等を備えており、遠隔操作で加工刃５５を駆動して、セーフエンド側のサーマルスリーブ残存部５２の先端を加工するものである。
【００５６】
図１３は、このような開先加工後の炉心スプレイノズル３０内で接続される新旧炉心スプレイ系配管のサーマルスリーブ接続状態を上下に対比して示したものである。この図１３の上半部に示した既設の（旧）炉心スプレイ系配管１２の場合には、蓋２８ａで塞がれたジャンクションボックス２８から大径なサーマルスリーブ２９が突出していたが、図１３の下半分に示すように、本実施形態で交換設置される新炉心スプレイ系配管１００の場合には、円環部分と一体のティー１０１を有する構造とし、そのティー１０１の炉内中央側の端部に蓋１０１ａが設けられ、このティー１０１の他方の端部に新サーマルスリーブ１０２が溶接部１０３を介して接合してある。新サーマルスリーブ１０２は旧タイプのものより小径としてあり、その先端はセーフエンド５０側のサーマルスリーブ残存部５２の前記開先加工部分に、同一径の状態で溶接部１０４により接合される。
【００５７】
このような新サーマルスリーブ１０２および前記の新インレット管１１１を有する新炉心スプレイ系配管１００の設置等については、具体的に、下記の手順により行われる。
【００５８】
すなわち、新炉心スプレイ系配管１００導入前に、設置部位に対応した曲管形成等を行う必要があるため、前述した第９工程（Ｓ９）で示したように、予め原子炉圧力容器１内で炉心スプレイ系配管を復旧するための図示しないテンプレートを用い、炉心スプレイノズル３０内に取付けるべき新サーマルスリーブ１０２の長さ寸法、および炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０の位置を基準にした炉心スプレイ系配管の曲がり寸法等を測定する。
【００５９】
そして、測定値に基づいて炉心スプレイ系配管の曲がり加工等を原子炉建屋外で実施している間に、原子炉圧力容器１内では新炉心スプレイ配管１００のインレット管１１１を、既設の炉心シュラウド２に取付けたスタッドボルト４５にナット４８で締付け固定し、既設の炉心スプレイスパージャ１３と接続する。
【００６０】
なお、新インレット管１１１のティー１０１等の接続部には、ＳＵＳ３１６Ｌ等の応力腐食割れ（ＳＣＣ）対策材を採用し、隙間腐食（クレビス）対策の構造も考慮している。また、取付けに際しては、炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０をガイドにして位置決めし、新インレット管１１１を既設の炉心スプレイスパージャ１３に容易に接続することができるように、前記のフランジ１１２等を有する構造としてある。
【００６１】
そして、第１０工程（Ｓ１０）における新炉心スプレイ系配管１００の取付けに際しては、図１４に示すように、新サーマルスリーブ１０２付きの新炉心スプレイ系配管１００を傾けて、残存している給水スパージャ１０９との干渉を回避しながら吊り込み、所定の取付け位置で停止し、炉心スプレイノズル３０内へ新サーマルスリーブ１０２を挿入して、前述したセーフエンド５０の開先部に新サーマルスリーブ１０２の開先合わせおよび溶接を行う。
【００６２】
図１５および図１６は、新炉心スプレイ系配管１００を給水スパージャ１０９に接触させずに吊降ろす作業を示している。すなわち、本実施形態では、新炉心スプレイ系配管１００の半円環パイプ部分の最大対角長さＬ１を、既設の給水スパージャ１０９の内のり寸法Ｌ２よりも小さく設定することにより、図１５および図１６に示すように、新炉炉心スプレイ系配管１００の半円形環パイプ部分を傾斜させた状態で、給水スパージャ１０９の内周側を介して炉内に降下させることができるので、給水スパージャ１０９が取付けられている状態でも、新炉心スプレイ系配管１００への交換が可能となる。
【００６３】
こうして吊下げた新炉心スプレイ系配管１００の立上り管１０８は、新インレット管１１１との間にスリーブ１１０を介して接続し、立上り管１０８とスリーブ１１０および新インレット管１１１とスリーブ１１０との溶接を各々行う。
【００６４】
新炉心スプレイ系配管１００が系として接続された後は、新炉心スプレイ系配管１００を押さえるクランプ（図３のクランプ２５参照）を取付け、最後にティー１０１に蓋１０１を溶接により取り付ける。
【００６５】
新炉心スプレイ系配管１００による復旧完了後は、第１２工程（Ｓ１２）において、再び案内棒２４を炉心シュラウド２のガイドピンブラケットに取付け、作業架台３８および落下防止蓋２３を撤去する。
【００６６】
その後、第１３工程（Ｓ１３）において、燃料１０の装荷、蒸気乾燥機１５および気水分離器／シュラウドヘッド１６の復旧を行う。
【００６７】
なお、炉内で切断撤去した炉内構造物は、ドライヤ／セパレータプールに仮置きしておき、炉心スプレイ配管取替工事終了後に細断し、キャスク詰めした後サイドバンカープールもしくは固体廃棄物処理貯蔵庫に保管する。
【００６８】
なお、本実施形態では、前述した第４工程（Ｓ４）において、既設の炉心スプレイ系配管１２を切断した後、図１７〜図２０に示すように、予防保全として、炉心シュラウド２の残存パイプ４０から既設の炉心スプレイスパージャ１３の内面溶接部について、ピーニングや脱鋭敏化熱処理等の表面改質装置２０１で残留応力を除去したり、材質改善を行うための施工を行う。すなわち、既設の炉心スプレイスパージャ１３の材質は、応力腐食割れ（ＳＣＣ）の対策材でないことから、この炉心スプレイスパージャ１３の内面側から、応力腐食割れに対する表面改質施工を行う。
【００６９】
図１７は、表面改質装置２０１の装着状態を示している。この図１７に示すように、表面改質装置２０１は、炉心スプレイスパージャ１３の入口管１３ａの開口部から、炉心スプレイスパージャ１３内に挿入する。この場合、予め図示しない水吸引クリーナ等の洗浄装置により、炉心スプレイスパージャ１３内に残存している水およびゴミ等を拭き取り洗浄し、乾燥装置により内面を乾燥後、洗浄装置を取外す。また、研磨装置を入口管１３ａの開口部から炉心スプレイスパージャ１３内に挿入し、表面改質装置２０１の位置精度を考慮して、炉心スプレイスパージャ１３の内面の施工範囲近傍に付着しているハードクラッド等を研磨除去する。
【００７０】
この後、炉心スプレイスパージャ１３の入口管１３ａの開口部に表面改質装置２０１を取付ける。そして、この表面改質装置２０１の取付け後、表面改質装置２０１に取付けられている図示しないカメラを用いた遠隔画像観察により施工範囲の表面状態を確認する。
【００７１】
表面改質装置２０１は施工用のヘッド２０２を有し、このヘッド２０２部分を入口管１３ａの開口部から炉心スプレイスパージャ１３の内方に挿入する。表面改質装置２０１はオペレーションフロア２０３上に設置したレーザ発振器２０４に光ファイバ等を含む案内管２０５を介して接続されている。
【００７２】
本実施形態において、表面改質装置２０１による表面改質施工としては、炉心スプレイスパージャ１３の内面を表面改質施工対象部として脱鋭敏化し、またはその面と反対側の面の残留応力を圧縮側に移行させる施工を行う。この場合、表面改質方法としては、発振器２０４からのレーザ照射による施工対象部表面の急熱および急冷を行う。
【００７３】
レーザ加熱としては、例えばＹＡＧレーザによる方法を適用する。すなわち、この方法は、ステンレス鋼鋭敏化領域表面にＹＡＧレーザを照射し、表面処理層（溶融凝固層と溶融化処理層）を形成させる。絞られたレーザ光を速い速度で移動することにより、施工対象部表面を急熱・急冷し、クロム炭化物を消失させる。また、管内側施工対象部にレーザを照射すると、冷却とともに内面の溶融部は収縮し、施工対象部の管外面側の残留応力が圧縮方向となる。このような作用により、応力腐食割れを防止し得る改質施工を行うものである。
【００７４】
また、脱鋭敏化処理法による表面改質施工条件としては、溶け込み深さが０．２ｍｍ程度となるようにレーザの照射出力、加工速度を予め設定する。シールドガスとしては、例えばアルゴンガス等の不活性ガスを使用する。
【００７５】
図１８〜図２０に改質施工例を示している。
【００７６】
図１８は、改質施工部位を示す側面図であり、図１９は、図１８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２０（Ａ）は、図１８のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図２０（Ｂ）は、図１９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００７７】
この例では、表面改質の施工範囲を、炉心スプレイスパージャ１３の入口管１３ａとヘッダ管１３ｂとの接合部に配置される蓋１３ｃの溶接部１３ｄおよびその溶接部近傍とする場合についてのものである。
【００７８】
すなわち、表面改質施工範囲としては、蓋１３ｃと入口管１３ａとの溶接部１３ｄおよびその熱影響部＋αであり、例えば蓋１３ｃの外周端部から約１０ｍｍ以上、中心寄りの内側部分（１９に「２０４」で示した部分）で、入口管１３ａの溶接部端から約２５ｍｍ以上離れた位置までの部分（図２０（Ａ）に「２０６」で示した部分）となる。
【００７９】
このような部分に上述した改質施工を行うことにより、炉心スプレイスパージャ１３の内面から溶接部近傍に表面改質が施され、この施工における冷却に際して内面の溶融部が収縮することにより、施工対象部の炉心スプレイスパージャ１３の外側の残留応力が圧縮側に移行する。また、炉心スプレイスパージャ１３の内面の表面改質施工部は、表面が急熱・急冷されるためクロム炭化物が消失し、脱鋭敏化処理層となる。
【００８０】
なお、図１８に示すように、ヘッダ管１３ｂは円筒形の入口管１３ａに取付けられているため、このヘッダ管１３ｂと入口管１３ａとの溶接部１３ｄは鞍型形状となっている。そこで、この部分の表面改質施工範囲は、炉心スプレイスパージャ１３を炉心シュラウド中心から見て、ヘッダ管１３ａの中心線Ｏ１と入口管１３ａの外周面との交点Ｏ２から約２５ｍｍ以上、入口管１３ａ中心と反対側の方向に向う範囲（図１９に「２０５」で示した部分）となる。
【００８１】
以上の改質施工例において、炉心スプレイスパージャ１３の内面から溶接部近傍に表面改質が施され、この施工における冷却に際して内面の溶融部が収縮することにより、施工対象部の炉心スプレイスパージャ１３の外側の残留応力が圧縮側に移行する。また、炉心スプレイスパージャ１３の内面の表面改質施工部は、表面が急熱・急冷されるためクロム炭化物が消失し、脱鋭敏化処理層となる。
【００８２】
さらに表面改質の施工範囲として、ヘッダ管１３ｂと端板２０３との溶接部２０３ａおよびその熱影響部である溶接部近傍を追加する。この改質施工例における表面改質施工範囲は、ヘッダ管１３ｂの端面と端板２０３との接合面から約２５ｍｍ以上、その端板２０３と反対側の方向に向う範囲（図１９に「２０３ｂ」で示した部分）と、端板２０３の外周端部から約１０ｍｍ以上、中心寄りの内側部分（図２０（Ｂ）に「２０７」で示した部分）である。
【００８３】
このような改質施工例において、炉心スプレイスパージャ１３の内面から溶接部近傍に表面改質が施され、この施工における冷却に際して内面の溶融部が収縮することにより、施工対象部の炉心スプレイスパージャ１３の外側の残留応力が圧縮側に移行する。また、炉心スプレイスパージャ１３の内面の表面改質施工部は、表面が急熱・急冷されるためクロム炭化物が消失し、脱鋭敏化処理層となる。
【００８４】
以上の第１実施形態によれば、周辺の構造物の干渉や高放射線環境等の問題により、従来では単独で取替が困難と考えられていた炉心シュラウド２上部の構造物を取替えることが可能となる。
【００８５】
すなわち、原子炉圧力容器１内の炉心シュラウド上方に設置されている既設の炉心スプレイ系配管１２を簡便な操作で切断撤去し、新炉心スプレイ系配管１００を炉心シュラウド２上面に設置した作業架台３８上での作業により、既設構造物へ取付けることができる。そして、新炉心スプレイ系配管１００と炉心シュラウド２および炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０との取付け部は、溶接部のない機械的締結構造とすることで、容易に復旧することができる。
【００８６】
この場合、既設の炉心スプレイ系配管１２は、原子炉圧力容器１内の満水状態下における水中ダイバーによる機械的切断、および水中遠隔操作によるＥＤＭ装置を利用して切断撤去するとともに、炉心シュラウド２上方の原子炉圧力容器１内の局部的な化学および機械的洗浄により除染した後、原子炉圧力容器１内の水位を炉心シュラウド２上面まで下げて作業架台３８を炉心シュラウド２上面に設置することで、作業者が原子炉圧力容器１内に入域して新炉心スプレイ系配管１００の据付けを容易に実施することができる。そして、このような炉心スプレイ系配管取替作業が、原子炉圧力容器１の外側配管および付帯設備を取外す必要なく、全て炉内側の作業で実施することができ、作業が極めて簡便に行える。
【００８７】
また、取替作業中においては、既設の炉心スプレイ系配管１２を切断した後、切断した部位から炉心シュラウド２に内接した応力腐食割れ（ＳＣＣ）の対策材でない炉心スプレイスパージャ１３の内面溶接部等について、予防保全として残留応力を除去したり材質改善のためのピーニングや脱鋭敏化熱処理等の施工を行うことにより、機器の健全性を維持することができる。
【００８８】
また、原子炉圧力容器１内に作業員が入域して作業できる環境を提供するための化学洗浄については、原子炉圧力容器１内の炉心シュラウド２上面に除染タンク３２を設置し、この除染タンク３２の下部に設けた二重のシール機構３６およびパージ水により、炉心シュラウド２の上部リングより下方の炉水と上方の炉水とを隔離し、上方の炉水を除染タンク３２内で循環させることにより、原子炉上部の化学除染を高能率で確実に行うことができる。
【００８９】
さらに、既設の炉心スプレイ系配管１２を切断した後の炉心スプレイノズル３０内のサーマルスリーブ残存部５２や配管取付け用クランプ２５の残存部等の切断撤去、あるいは炉心スプレイノズル１２内にセーフエンド５０の開先加工機５３を挿入して新炉心スプレイ系配管１００と取合うセーフエンド５０の開先加工等についても、炉内側から能率よく行うこができる。
【００９０】
また、既設の炉心シュラウド２の外面に対する新インレット管取付け用フランジシール面４１や残存パイプ４０の切断面の成形、新インレット管取付け用のスタッドボルト穴４４の加工等をＥＤＭ加工機により能率よく行えるとともに、タッドボルト４５の取付け、新インレット管１１１の復旧等についても確実に実施することができる。
【００９１】
また、新炉心スプレイ系配管１００の取付けに伴い、炉心スプレイノズル３０から炉心スプレイスパージャ１３に繋げるために必要となる新サーマルスリーブ１０２の長さ寸法、および炉心スプレイ系配管の曲がり寸法等について、テンプレートを用いて容易に測定することができる。そして、新インレット管１１１の接続部は、応力腐食割れ（ＳＣＣ）対策材を採用することで長期間の有効利用が図れるようになる。また、炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０をガイドにして位置決めすることで、新インレット管１１１の炉心スプレイスパージャ１３への接続を容易に行うことができる。
【００９２】
さらに、新インレット管１１１の接続部はフランジ構造とし、既設の炉心スプレイスパージャ１３の残存パイプ４０と炉心シュラウド２とを固定しているリングブラケット全体を覆い被せることで、新炉心スプレイ系配管１００の給水をすべて炉心スプレイスパージャ１３へ導くことができる。
【００９３】
第２実施形態（図２１）
本実施形態は、炉心スプレイ系配管１２と同時に給水スパージャ１０９を取替える工法についてのものである。
【００９４】
図２１は、この工法を実施する場合の手順を示す工程図である。この図２１に示すように、本実施形態では第１実施形態の工程に、既設の給水スパージャ１０９を切断撤去する工程（Ｓ４−１）、および新給水スパージャを取付ける工程（Ｓ１１−２）を加える。
【００９５】
すなわち、第１実施形態と同様の方法により、蒸気乾燥器（ドライヤ）１５、気水分離器（セパレータ）兼シュラウドヘッド１６および燃料１０等を撤去する（Ｓ１）。次に、落下防止蓋２３の取付け（Ｓ２）、案内棒２４および炉心スプレイ系配管クランプ２５の切断撤去（Ｓ３）を行う。
【００９６】
この後、炉心スプレイ系配管１２の上方に設置されている給水スパージャ１０９をまず切断撤去し（Ｓ４−１）、次いで第１実施形態と同様に炉心スプレイ系配管１２を切断撤去する（Ｓ４−２）。
【００９７】
この後、原子炉圧力容器１の上部の局部化学除染を行い（Ｓ５）、作業架台３８の設置（Ｓ６）、残存部材の切断撤去（Ｓ７）等を行い、さらに、スタッドボルト穴４４の加工およびスタッドボルト４５の取付け（Ｓ８）を行った後、テンプレートによる寸法測定を行い（Ｓ９）、新インレット管１１１を取付ける。（Ｓ１０）。
【００９８】
そして、新炉心スプレイ系配管１００の取付け（Ｓ１１−１）を行った後、その上方位置に新たな給水スパージャ１０９を取付け、その後、案内棒復旧および作業架台取外し（Ｓ１２）を行い、燃料装荷およびドライヤセパレータの復旧（Ｓ１３）を行う。
【００９９】
このような第２実施形態によれば、給水スパージャ１０９についての取替え作業も容易かつ能率よく行えるとともに、炉心スプレイ系配管１２を単独で取替える場合に比べて、その作業中に干渉する可能性のある給水スパージャ１０９が存在しないことにより、炉心スプレイ系配管１２の切断、吊り出し、新炉心スプレイ系配管１００の吊込み等が容易に実施できる利点が得られる。
【０１００】
第３実施形態（図２２）
本実施形態は、給水スパージャ１０９を単独で取替える工法についてのものである。
【０１０１】
図２２は、この工法を実施する場合の手順を示す工程図である。この図２２に示すように、本実施形態では炉心スプレイ系配管１２に代えて給水スパージャ１０９の切断、撤去、復旧等を行う。
【０１０２】
すなわち、第１実施形態と同様の方法により、蒸気乾燥器（ドライヤ）１５、気水分離器（セパレータ）兼シュラウドヘッド１６および燃料１０等を撤去する（Ｓ１）。次に、落下防止蓋２３の取付け（Ｓ２）、案内棒２７の切断撤去（Ｓ３’）を行う。
【０１０３】
この後、炉心スプレイ系配管１２の上方に設置されている給水スパージャ１０９を切断撤去する（Ｓ４’）（Ｓ４−２）。
【０１０４】
この後、第１実施形態と同様に、原子炉圧力容器１の上部の局部化学除染を行い（Ｓ５）、作業架台の設置（Ｓ６）、残存部材の切断撤去（Ｓ７）等を行う。なお、本実施形態では、スタッドボルト穴の加工およびスタッドの取付けは不要である。その後、テンプレートによる新たな給水スパージャ取付けのための寸法測定を行う（Ｓ８’）。
【０１０５】
その後、新たな給水スパージャ１０９を炉内に導入して取付け、これにより復旧を行う（Ｓ９’）。なお、新たな給水スパージャ１０９の構造としては、炉心スプレイ系配管のスプレイノズル内への導入用サーマルスリーブのティーと同様に、蓋が取付けられるようになっている。
【０１０６】
新たな給水スパージャ１０９の取付け後は、案内棒復旧および作業架台取外し（Ｓ１０’）を行い、燃料装荷およびドライヤセパレータの復旧（Ｓ１１’）を行う。
【０１０７】
このような第３実施形態によれば、炉心スプレイ系配管１２の取替手順よりも、さらに容易な手順で給水スパージャの復旧作業を行うことができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上で詳述したように、本発明によれば、炉心シュラウドを存置した状態で作業員の炉内への入域を可能とし、炉心スプレイ系配管の取替作業を容易かつ短時間で確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による炉心スプレイ系配管取替手順を示す工程図。
【図２】本発明の第１実施形態を適用する炉内構造を示す全体断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による落下防止蓋取付け工程等を示す説明図。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態による吊具取付け工程を示す説明図、（Ｂ），（Ｃ）は配管切断状況を示す説明図。
【図５】本発明の第１実施形態による除染タンク据付け状態を示す説明図。
【図６】本発明の第１実施形態除染工程を示す説明図。
【図７】（Ａ）は本発明の第１実施形態による作業架台取付け状態を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の仮想線部分拡大図。
【図８】本発明の第１実施形態による残存パイプ成形工程を示す説明図。
【図９】本発明の第１実施形態によるスタッドボルト穴成形工程を示す説明図。
【図１０】（Ａ）は本発明の第１実施形態による新インレット管接続状態を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の仮想線部分拡大図。
【図１１】（Ａ）は本発明の第１実施形態による新インレット管接続状態を示す拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＸＩ−ＸＩ線断面図。
【図１２】本発明の第１実施形態によるスプレイノズル内の開先加工状態を示す拡大断面図。
【図１３】本発明の第１実施形態による新サーマルスリーブ接合状態を示す拡大断面図。
【図１４】本発明の第１実施形態による新炉心スプレイ配管吊込み工程を示す説明図。
【図１５】本発明の第１実施形態による新炉心スプレイ配管吊込み状態を示す縦断面図。
【図１６】本発明の第１実施形態による新炉心スプレイ配管吊込み状態を示す横断面図。
【図１７】本発明の第１実施形態による表面改質工程を示す説明図。
【図１８】本発明の第１実施形態による表面改質範囲を示す説明図。
【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図。
【図２０】（Ａ）は図１８のＢ−Ｂ線断面図、（Ｂ）は図１９のＣ−Ｃ線断面図。
【図２１】本発明の第２実施形態による取替手順を示す工程図。
【図２２】本発明の第３実施形態による取替手順を示す工程図。
【符号の説明】
１  原子炉圧力容器
２  炉心シュラウド
５  上部格子板
７  ジェットポンプ
１２  炉心スプレイ系配管
１３  炉心スプレイスパージャ
１５  蒸気乾燥器（ドライヤ）
１６  気水分離器（セパレータ）兼シュラウドヘッド
１７  上蓋
２３  落下防止蓋
２４  案内棒
２５  クランプ
２６  立上り管
２７  吊具
２８  ジャンクションボックス
２８ａ  蓋（カバープレート）
２９  サーマルスリーブ
３０  炉心スプレイノズル
３１  インレット管
３２  除染タンク
３８  作業架台（プラットホーム）
３８ａ  外壁シールド
４０  残存パイプ
４１  フランジシール面
４２  ＥＤＭ加工機
４３  ＥＤＭ加工機
４４  スタッドボルト穴
４５  スタッドボルト
５０  セーフエンド
５２  サーマルスリーブ残存部
５３  開先加工機
１００  新炉心スプレイ系配管
１０１  ティー
１０１ａ  蓋
１０２  新サーマルスリーブ
１０３  立上り管
１０９  給水スパージャ
１１１  新インレット管
２０１  表面改質装置
【図１】
0004316130.tif 000002
【図２】
0004316130.tif 000003
【図３】
0004316130.tif 000004
【図４】
0004316130.tif 000005
【図５】
0004316130.tif 000006
【図６】
0004316130.tif 000007
【図７】
0004316130.tif 000008
【図８】
0004316130.tif 000009
【図９】
0004316130.tif 000010
【図１０】
0004316130.tif 000011
【図１１】
0004316130.tif 000012
【図１２】
0004316130.tif 000013
【図１３】
0004316130.tif 000014
【図１４】
0004316130.tif 000015
【図１５】
0004316130.tif 000016
【図１６】
0004316130.tif 000017
【図１７】
0004316130.tif 000018
【図１８】
0004316130.tif 000019
【図１９】
0004316130.tif 000020
【図２０】
0004316130.tif 000021
【図２１】
0004316130.tif 000022
【図２２】
0004316130.tif 000023