JPH07280987A - 多重金属管の劣化予防保全方法および劣化予防保全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーマルスリーブ３１ａ付きノズル６のノズ
ル溶接部７，スリーブ溶接部９，管溶接部１１の残留応
力を改善するとともに、袋小路の環状隙間１２の内表面
を除染し腐食環境を緩和する多重金属管の劣化予防保全
装置を提供する。 【構成】 炉内管８に環状の噴射ヘッド３を取付け、４
０〜１００ＭＰａ程度の極く高圧のジェット水２３を環
状隙間１２の最深部に向けて噴射し、ジェット水２３の
乱流中に発生したキャビテーション気泡が崩壊する時の
１０００ＭＰａ程度の崩壊圧力により、ピーニング作用
を生じさせ、環状隙間１２の内表面を洗浄し、表面層金
属を塑性加工し、圧縮残留応力を形成させる。 【効果】 残留応力改善と腐食環境改善とが同時に達成
されるので、応力腐食割れを予防し、放射性クラッドや
汚染物を除去し、検査員の被爆を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズル等の多重金属管
の劣化予防保全方法および劣化予防保全装置に係り、特
に、既に運転を開始した沸騰水型原子炉プラントの圧力
容器に取り付けられたノズルとサーマルスリーブ付きセ
ーフエンドとの溶接部および前記サーマルスリーブ付き
セーフエンドと炉外配管との溶接部の内面側に存在する
引張残留応力を緩和するとともに、ノズルとサーマルス
リーブとが形成する二重円筒構造の袋小路の隙間内部を
除染する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】二重金属管の除染装置としては、例えば
特開昭６２−２８９８００号に記載された装置がある。
この従来技術においては、噴射ヘッドの複数の噴射ノズ
ルから環状空間内に循環流を形成し、この循環流によ
り、環状空間内に堆積された物質を排出するようになっ
ている。より具体的には、噴射された水の流れが悪い死
水領域が発生し、汚染物質がその死水領域に停滞し排出
されないことを避けるために、噴射ノズルの位置を演習
方向で傾ける方式が提案されている。

【０００３】一方、二重金属管の残留応力改善方法とし
ては、例えば特開平２−２８２４２８号に記載された方
法がある。この従来技術においては、二重金属管内部に
冷却水を存在させた状態で、ノズルとサーマルスリーブ
との間に形成される環状空間部の周方向に離れた位置に
部分水流を交互に噴出させるとともに、環状空間部を取
り巻いているノズルを加熱し、ノズル壁に暑さ方向の温
度差を付与し、完全冷却時に、圧縮応力を残留させてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、原子力発電開始
初期に建設された沸騰水型原子炉プラントにおいては、
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製のサーマルスリーブ付きノ
ズルのセーフエンドを低合金鋼のノズルに溶接し使用し
ていた。ＳＵＳ３０４ステンレス鋼は、溶接熱によって
応力腐食割れ感受性が高められ、鋭敏化する。

【０００５】鋭敏化と引張応力残留と腐食環境とが重な
り合うと、応力腐食割れ発生の可能性が高くなる。ま
た、サーマルスリーブとノズルとにより形成される環状
隙間が袋小路なので、ここの炉水は滞留水となる。その
ため、長期使用の間には、腐食生成物等が蓄積し、腐食
環境としても厳しい条件となる。結果として、運転期間
が長期になるほど、応力腐食割れのポテンシャルが高く
なる問題があった。

【０００６】上記特開昭６２−２８９８００号に提案さ
れた二重金属管の除染装置においては、噴射ノズルから
の噴射流の流速が７ｍ／ｓから高々２０ｍ／ｓであり、
腐食環境となる汚染物質の除染効果は一応得られるもの
の、応力腐食割れの感受性を改善する作業を改めて行な
う必要があった。

【０００７】上記特開平２−２８２４２８号に提案され
た二重金属管の残留応力改善方法においては、加熱手段
による二重金属管外部からの加熱時に冷却水の停滞領域
が生じることを避けるために、環状空間部の周方向で離
れた位置に部分水流を交互に噴出させているが、二重金
属管を外部から加熱する加熱コイル等の手段が必要であ
り、その配置に時間がかかり、加熱用電源を用意しなけ
ればならなかった。

【０００８】本発明の目的は、原子炉圧力容器等の容器
の側壁に形成されたノズルと少なくとも一つのサーマル
スリーブが付いたセーフエンドとの溶接部，前記セーフ
エンドの最も内側のサーマルスリーブと前記容器内の管
との溶接部，および前記セーフエンドと外部配管との溶
接部を含み、前記ノズルおよび前記セーフエンドと前記
容器内の管および／または前記サーマルスリーブとの間
に袋小路になっている少なくとも一つの環状隙間を有す
る多重金属管について、応力腐食割れの感受性の改善と
腐食環境になる汚染物質の除染とを同時に達成できる劣
化予防保全方法および劣化予防保全装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、容器の側壁に形成されたノズルと少なく
とも一つのサーマルスリーブが付いたセーフエンドとの
溶接部，セーフエンドの最も内側のサーマルスリーブと
容器内の管との溶接部，およびセーフエンドと外部配管
との溶接部を含み、ノズルおよびセーフエンドと容器内
の管および／またはサーマルスリーブとの間に袋小路に
なっている少なくとも一つの環状隙間を有する多重金属
管の劣化予防保全方法において、前記容器内の管を囲む
ように取り付けた環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルか
ら袋小路になっている少なくとも一つの環状隙間の最深
部に向けて噴射前圧力が４０ＭＰａ〜１００ＭＰａの高
圧純水ジェットを噴射させてキャビテーション気泡を生
じさせ、環状隙間内表面を除染するとともに各溶接部の
表面層金属を組成加工し残留応力を圧縮応力に変える多
重金属管の劣化予防保全方法を提案するものである。

【００１０】前記多重金属管の劣化予防保全方法におい
ては、まず前記環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルのす
べてから高圧純水ジェットを噴射させ、次に高圧純水ジ
ェットを噴射させる前記噴射ノズルの数を順次減らしつ
つ高圧純水ジェットの噴射を繰り返すことが望ましい。

【００１１】前記多重金属管の劣化予防保全方法におい
ても、サーマルスリーブ付きノズル内の水を容器に付属
するポンプで流動させ、溶接部の外周に設置した加熱コ
イルに高周波電力を給電し溶接部内面が引張降伏するに
十分な熱歪が発生するまで加熱し、直ちに加熱を停止
し、溶接部が完全に冷却してから前記ポンプを停止し、
その後に、上記手順をそれぞれ実行してもよい。

【００１２】また、いずれの多重金属管の劣化予防保全
方法においても、純水に研磨剤を混入してから高圧純水
に昇圧することもできる。

【００１３】いずれの多重金属管の劣化予防保全方法に
おいても、実際には、袋小路になっている少なくとも一
つの環状隙間からの帰還水を回収し、回収した帰還水を
浄化し、高圧純水として再供給することになる。

【００１４】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、容器の側壁に形成されたノズルと少なくとも一つの
サーマルスリーブが付いたセーフエンドとの溶接部，セ
ーフエンドの最も内側のサーマルスリーブと容器内の管
との溶接部，およびセーフエンドと外部配管との溶接部
を含み、ノズルおよびセーフエンドと容器内の管および
／またはサーマルスリーブとの間に袋小路になっている
少なくとも一つの環状隙間を有する多重金属管の劣化予
防保全装置において、純水を蓄える純水タンクと、純水
タンクから供給される純水を加圧する手段と、容器内の
管を囲むように取り付けられた複数の噴射ノズルを有し
袋小路になっている少なくとも一つの環状隙間の最深部
に向けて加圧手段から供給された噴射前圧力が４０ＭＰ
ａ〜１００ＭＰａの高圧純水ジェットを噴射しキャビテ
ーション気泡を生じさせる環状噴射ヘッドと、袋小路に
なっている少なくとも一つの環状隙間からの帰還水を吸
引して回収する手段と、回収した帰還水を浄化し純水タ
ンクに戻す手段とを備えた多重金属管の劣化予防保全装
置を提案するものである。

【００１５】前記多重金属管の劣化予防保全装置におい
ては、まず環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルのすべて
から高圧純水ジェットを噴射させ次に高圧純水ジェット
を噴射させる噴射ノズルの数を順次減らしつつ高圧純水
ジェットの噴射を繰り返すように噴射ヘッドを制御する
制御手段を備えることができる。

【００１６】前記多重金属管の劣化予防保全装置におい
ては、溶接部の外周に設置され溶接部内面が引張降伏す
るに十分な熱歪が発生するまで加熱する加熱コイルと、
加熱コイルに高周波電力を給電する加熱電源と、容器に
付属して設けられサーマルスリーブ付きノズル内の水を
流動させるポンプと、溶接部内面が引張降伏するに十分
な熱歪が発生するまで加熱した時点で直ちに加熱を停止
させ、溶接部が完全に冷却してからポンプを停止させる
制御手段とを追加設置してもよい。

【００１７】いずれの多重金属管の劣化予防保全装置に
おいても、帰還水を吸引して回収する手段は、噴射ヘッ
ドとともに容器内の管を囲むように取り付けられた複数
の吸引管を有する吸引ヘッドを含むか、ノズル付近の容
器内壁に当接しノズル側を吸引すべき閉塞空間とするチ
ャンバを含むようにする。

【００１８】さらに、いずれの多重金属管の劣化予防保
全装置においても、純水タンクから供給された加圧前の
純水に研磨剤を混入する手段を備えることも可能であ
る。

【００１９】

【作用】本発明においては、容器内の管を囲むように取
り付けた環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルから袋小路
になっている少なくとも一つの環状隙間の最深部に向け
て噴射前圧力が４０ＭＰａ〜１００ＭＰａの高圧純水ジ
ェットを噴射させてキャビテーション気泡を生じさせ、
環状隙間内表面を除染するとともに各溶接部の表面層金
属を組成加工し残留応力を圧縮応力に変えるので、高圧
純水ジェットは、環状隙間の奥まで到達するだけでな
く、隙間内部で乱流を生じ、乱流誘起キャビテーション
気泡を発生する。このキャビテーション気泡が壊滅する
時に極高圧が発生して、環状隙間の除染と溶接部の残留
応力の改善とが同時に達成される。

【００２０】まず、前記環状噴射ヘッドの複数の噴射ノ
ズルのすべてから高圧純水ジェットを噴射させ、次に、
高圧純水ジェットを噴射させる前記噴射ノズルの数を順
次減らしつつ高圧純水ジェットの噴射を繰り返すと、過
度の洗浄を防止できる。すなわち、汚れの激しい対象部
位に少ない本数の噴射ノズルで高圧純水ジェットをいき
なり噴射すると、剥離した汚染物が研磨剤となって、環
状隙間の内表面を磨滅させる恐れがあるが、高圧純水ジ
ェットを噴射させる噴射ノズルの数を順次減らしていく
と、剥離した汚染物が各洗浄段階において帰還水ととも
に回収されるので、研磨剤となって悪影響をおよぼす心
配が無い。

【００２１】サーマルスリーブ付きノズル内の水を容器
に付属するポンプで流動させ、溶接部の外周に設置した
加熱コイルに高周波電力を給電し溶接部内面が引張降伏
するに十分な熱歪が発生するまで加熱し、直ちに加熱を
停止し、溶接部が完全に冷却してから前記ポンプを停止
し、その後に、上記手順をそれぞれ実行すると、内外面
の板厚方向に、内面が引張降伏を起こすに足りる温度差
が発生する。完全に冷却した後に、高圧純水ジェットを
隙間内部に再度噴射し、キャビテーション気泡処理を実
行すれば、溶接部の内表面に圧縮残留応力をより確実に
生成でき、残留応力を改善し溶接部の信頼性をさらに高
めることができる。

【００２２】純水に研磨剤を混入してから高圧純水に昇
圧すれば、研磨剤の選択により、種々の除染効果が得ら
れる。

【００２３】袋小路になっている環状隙間からの帰還水
を回収し、その帰還水を浄化し、高圧純水として再供給
すると、汚染物量の増加が抑制される。

【００２４】純水を蓄える純水タンクと、純水タンクか
ら供給される純水を加圧する手段と、容器内の管を囲む
ように取り付けられた複数の噴射ノズルを有し袋小路に
なっている少なくとも一つの環状隙間の最深部に向けて
加圧手段から供給された噴射前圧力が４０ＭＰａ〜１０
０ＭＰａの高圧純水ジェットを噴射しキャビテーション
気泡を生じさせる環状噴射ヘッドと、袋小路になってい
る少なくとも一つの環状隙間からの帰還水を吸引して回
収する手段と、回収した帰還水を浄化し純水タンクに戻
す手段とを備えた多重金属管の劣化予防保全装置によれ
ば、高圧純水ジェットは、環状隙間の奥まで到達するだ
けでなく、隙間内部で乱流を生じ、乱流誘起キャビテー
ション気泡を発生する。このキャビテーション気泡が壊
滅する時に極高圧が発生して、環状隙間の除染と溶接部
の残留応力の改善とが同時に達成される。

【００２５】まず、環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズル
のすべてから高圧純水ジェットを噴射させ、次に、高圧
純水ジェットを噴射させる噴射ノズルの数を順次減らし
つつ高圧純水ジェットの噴射を繰り返すように噴射ヘッ
ドを制御する制御手段を備えると、過度の洗浄を防止で
きる。すなわち、汚れの激しい対象部位に少ない本数の
噴射ノズルで高圧純水ジェットをいきなり噴射すると、
剥離した汚染物が研磨剤となって、環状隙間の内表面を
磨滅させる恐れがあるが、高圧純水ジェットを噴射させ
る噴射ノズルの数を順次減らしていくと、剥離した汚染
物が各洗浄段階において帰還水とともに回収されるの
で、研磨剤となって悪影響をおよぼす心配が無い。

【００２６】溶接部の外周に設置され溶接部内面が引張
降伏するに十分な熱歪が発生するまで加熱する加熱コイ
ルと、加熱コイルに高周波電力を給電する加熱電源と、
容器に付属して設けられサーマルスリーブ付きノズル内
の水を流動させるポンプと、溶接部内面が引張降伏する
に十分な熱歪が発生するまで加熱した時点で直ちに加熱
を停止させ、溶接部が完全に冷却してからポンプを停止
させる制御手段とを追加設置すれば、溶接部の内表面に
圧縮残留応力をより確実に生成でき、残留応力を改善し
溶接部の信頼性をさらに高めることができる。

【００２７】帰還水を吸引して回収する手段として、噴
射ヘッドとともに容器内の管を囲むように取り付けられ
た複数の吸引管を有する吸引ヘッドを含むか、ノズル付
近の容器内壁に当接しノズル側を吸引すべき閉塞空間と
するチャンバを含むようにすると、袋小路になっている
環状隙間からの帰還水を回収し、その帰還水を浄化し、
高圧純水として再供給することになり、汚染物量の増加
が抑制される。特に、チャンバ方式を採用した場合は、
容器内に既に存在する大量の水への汚染物の混入を防止
し、前記大量の水の汚染を極めて少なくできる。

【００２８】さらに、純水タンクから供給された加圧前
の純水に研磨剤を混入する手段を備えると、研磨剤入り
高圧純水ジェットは、多重金属管の内表面に研削作用を
及ぼすので、除染効果が高められる。

【００２９】

【実施例】図１は、原子力発電プラントの圧力容器に設
けられた二重金属管すなわちスリーブ付きノズルの劣化
を発電プラントの運転開始後に予防保全するため、本発
明による多重金属管の劣化予防保全装置の一実施例を適
用した全体構成を示す系統図である。図１において、原
子炉の圧力容器１内には、炉心を囲んでシュラウド３４
が配置され、所定の高さまで炉水２９が満たされてい
る。本発明が劣化予防保全の対象としているノズル６
は、圧力容器１の例えば下部側壁から突出するように形
成されている。

【００３０】図２は、図１の実施例におけるスリーブ付
きノズル周りの劣化予防保全装置の部品配置と流体の流
れとを拡大して示す部分断面図である。図２において、
ノズル６には、スリーブ３１ａを備えたセーフエンド３
１の一端がノズル溶接部７により固着されている。スリ
ーブ３１ａには、炉内管８がスリーブ溶接部９により固
着されている。セーフエンド３１の他端には、配管１０
が管溶接部１１により固着されている。

【００３１】図１に戻って説明すると、炉内管８の周り
には、高圧純水の噴射ヘッド３と、スリーブ３１ａとノ
ズル６との間に形成される環状隙間１２からの帰還水を
吸引する吸引ヘッド４とが取り付けられる。環状隙間１
２の詳細は後述する。圧力容器１のフランジ１ａ上に設
置したサービスプラットホーム２には、遠隔操作装置５
が置かれている。遠隔操作装置５と噴射ヘッド３とは、
高圧ホース１７により接続され、遠隔操作装置５と吸引
ヘッド４とは、吸引ホース２０により接続されている。
図１の左側に示した純水タンク１８からの純水は、噴射
制御装置１９により制御される高圧純水噴射装置３２で
流量を調整され、高圧ポンプ１５により加圧され、高圧
純水１６となり、遠隔操作装置５を介して、噴射ヘッド
３に供給される。一方、吸引ヘッド４からの帰還水２４
は、遠隔操作装置５を介して、水処理装置２１に帰還さ
れ、水処理制御装置２２の制御のもとで、水処理装置２
１により純水に改質され、純水タンク１８に戻される。
高圧ポンプ１５や水処理制御装置２２等は、総合制御装
置３３が、統一的に管理し制御する。

【００３２】なお、図１の実施例には、総合制御装置３
３の管理のもとに動作する加熱制御装置２８と、加熱電
源２７と、ケーブル２６により加熱電源２７に接続され
ノズル６の周りに配置された加熱コイル２５とを併せて
示してあるが、本発明の実施には必ずしも設けなくても
よい。その理由は、後に述べる。

【００３３】図３は、図１および図２の実施例において
劣化予防の対象となるスリーブ付きノズルの軸に直角な
横断面を示す断面図である。ノズル６と炉内管８との間
およびセーフエンド３１とスリーブ３１ａとの間に形成
される環状隙間１２は、配管１０側が袋小路となってお
り、その横断面Ａ−Ａは、図３に示すように、円環状で
ある。噴射ヘッド３と吸引ヘッド４とは、炉内管８を囲
むように設置される。

【００３４】図４は、図１の実施例において劣化予防の
対象となるスリーブ付きノズルの軸に直角な方向から見
た劣化予防保全装置の噴射ノズルと吸引管との配置の一
例を示す図である。噴射ヘッド３には、噴射ノズル１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆが設けら
れ、吸引ヘッド４には、吸引管１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆが設けられている。噴射ヘ
ッド３には、高圧純水１６が高圧ポンプ１５から高圧ホ
ース１７介して送られる。噴射ノズル１３と吸引管１４
とは、図４の実施例ではそれぞれ６本であるが、環状隙
間１２の大きさにより増減させる。

【００３５】スリーブ付きノズルの劣化予防保全に際し
ては、まず、図示を省略した圧力容器の蓋，蒸気乾燥
器，気水分離器を取り外す。次に、圧力容器１のフラン
ジ１ａの上にサービスプラットホーム２を置き、その上
に、噴射ヘッド３と吸引ヘッド４とを懸架した遠隔操作
装置５を設置する。図１はこの状態を示している。遠隔
操作装置５は、ここでは図示していない燃料交換台車の
上に設置してもよい。

【００３６】高圧ポンプ１５には、純水タンク１８から
純水を供給する。その際に、噴射ヘッド３と噴射ノズル
１３と高圧ポンプ１５とは、噴射制御装置１９で制御す
る。吸引管１４から吸い込み吸引ヘッド４に集めた水
は、吸引ホース２０を介して水処理装置２１に送り、廃
棄物と純水とに分離する。分離した純水は、純水タンク
１８に戻し、廃棄物は、廃棄物処理にまわす。吸引ヘッ
ド４と水処理装置２１とは、水処理制御装置２２により
制御される。

【００３７】スリーブ付きノズルの劣化予防保全に際し
ては、すべての噴射ノズル１３ａ〜１３ｆから例えば４
０〜１００ＭＰａ程度の極く高圧のジェット水２３を環
状隙間１２の最深部に向けて噴射する。このような高圧
純水は、噴射時の流速が例えば２０ｍ／ｓ〜３５ｍ／ｓ
程度となる。環状隙間１２からの帰還水２４は、汚水と
なるが、吸引管１４に吸い込まれ、吸引ヘッド４から吸
引ホース２０を介して水処理装置２１に送られ、処理さ
れる。帰還水２４の汚濁がなくなるまで、噴射と水処理
とを継続する。

【００３８】すべての噴射ノズル１３から噴射しても帰
還水２４の汚濁がなくなったら、次に、噴射ノズル１３
ａ，１３ｃ，１３ｅから、ジェット水２２を環状隙間１
２の最深部に向けて噴射し、帰還水２４の汚濁がなくな
るまで継続する。

【００３９】さらに、噴射ノズル１３ａおよびこれと対
向する噴射ノズル１３ｄから、ジェット水２２を環状隙
間１２の最深部向けて噴射し、帰還水２４の汚濁がなく
なるまで継続する。その次に、噴射ノズル１３ｂおよび
これと対向する噴射ノズル１３ｅから、ジェット水２３
を環状隙間１２の最深部に向けて噴射し、帰還水２４の
汚濁がなくなるまで継続する。最後に、噴射ノズル１３
ｃおよびこれと対向する噴射ノズル１３ｆから、ジェッ
ト水２３を環状隙間１２の最深部に向けて噴射し、帰還
水２４の汚濁がなくなるまで継続する。なお、噴射ノズ
ルの組合せおよび噴射順序は、噴射ノズル１３の配置と
環状隙間１２の隙間寸法と奥行き寸法とに応じて適宜に
選ばれる。

【００４０】図１〜図４の実施例によれば、最初に、す
べての噴射ノズル１３から噴射されたジェット水２３
が、帰還水２４と干渉して、速度が減殺されるので、洗
浄効果が弱く、軽度の汚れが洗浄される。次第に、噴射
ノズルの数を減らすと、ジェット水２３と帰還水２４と
の干渉が減り、洗浄効果が高くなり、ジェット水２３の
乱流中にキャビテーション気泡が発生する。この気泡が
崩壊する時の崩壊圧力が１０００ＭＰａ程度となるた
め、いわゆるピーニング作用が生じ、環状隙間１２の内
表面が洗浄されるとともに、表面層金属が塑性加工さ
れ、圧縮残留応力が形成される。この圧縮残留応力は、
溶接により応力腐食割れ感受性が高くなっているノズル
溶接部７および管溶接部１１はもちろん、環状隙間１２
側の内表面全域に生成される。さらに、環状隙間１２内
部が洗浄されて、クリーン環境となる。

【００４１】この圧縮残留応力の生成とクリーン環境へ
の改善により、応力腐食割れを予防できる。また、放射
性汚染物が洗浄されるから、定期検査における検査員の
被爆低減にも有効である。さらに、汚れの激しい対象部
位に対して、図１の実施例のように順を追ってジェット
水２３を噴射すると、過度の洗浄を防止できる。すなわ
ち、汚れの激しい対象部位に少ない本数の噴射ノズル１
３でジェット水２３をいきなり噴射すると、剥離した酸
化物が研磨剤となつて、環状隙間１２の内表面を磨滅さ
せる恐れが生ずるが、図１の実施例では、剥離した酸化
物が各洗浄段階において帰還水２４とともに回収される
ので、研磨剤となって悪影響を及ぼす心配が無い。

【００４２】図５は、本発明による多重金属管すなわち
複数スリーブ付きノズルの劣化予防保全装置の実施例に
おけるスリーブ付きノズル周りの劣化予防保全装置の部
品配置と流体の流れとを示す部分断面図である。図１〜
図４の実施例は、単一のスリーブを備えたノズルに関す
る実施例であるが、図５の実施例は、複数のスリーブす
なわち炉内管８に接続されたスリーブ３１ａと片方が開
口したスリーブ３１ｂとからなる二重スリーブを備えた
ノズル６に関する実施例である。図５の実施例では、ス
リーブが二重であるから、環状隙間も二重の環状隙間１
２ａおよび１２ｂとなる。そこで、噴射ヘッド３には、
環状隙間１２ａ用の噴射ノズル１３ａ₁，１３ａ₂，１３
ａ₃，１３ａ₄，…を設けるとともに、環状隙間１２ｂ用
のノズル１３ｂ₁，１３ｂ₂，１３ｂ₃，１３ｂ₄，…を設
けてある。

【００４３】スリーブ付きノズルの劣化予防保全の手順
は、図１〜図４の実施例と変わらないので、ここでは繰
り返さない。

【００４４】図５の実施例においては、環状隙間１２ａ
および１２ｂについてそれぞれ専用の噴射ノズル１３ａ
および１３ｂを設けてあるため、環状隙間１２ａおよび
１２ｂ内に高圧ジェット水を確実に噴射し、応力腐食割
れを予防できる。また、放射性汚染物が十分に洗浄され
るから、定期検査における検査員の被爆低減にも有効で
ある。

【００４５】図６は、本発明による二重金属管すなわち
スリーブ付きノズルのチャンバ方式劣化予防保全装置の
実施例におけるスリーブ付きノズル周りの劣化予防保全
装置の部品配置と流体の流れとを示す部分断面図であ
る。図６の実施例においては、炉内管８を取り囲むよう
にチャンバ３０を設置してある。スリーブ付きノズルの
劣化予防保全時にチャンバ３０が移動してしまうことを
避けるため、シュラウド３４とチャンバ３０との間にサ
ポート３５を介在させてもよい。

【００４６】図６の実施例においては、炉内管８を取り
囲むようにチャンバ３０を設置し、環状隙間１２の周り
に閉じた空間を形成してあるので、このチャンバ３０内
の空間から吸引ホース２０により帰還水２４を吸引すれ
ばよく、上記図１〜図５の実施例とは異なり、複数の吸
引管１４が不要となる。

【００４７】スリーブ付きノズルの劣化予防保全の手順
は、図１〜図４の実施例と変わらないので、ここでは繰
り返さない。

【００４８】図６の実施例においては、上記図１〜図５
の実施例と同様に、応力腐食割れを予防できる。また、
放射性汚染物が十分に洗浄されるから、定期検査におけ
る検査員の被爆低減にも有効である。特に、帰還水吸引
側の構造が単純化される一方で、帰還水の捕捉効率が高
くなり、炉水を汚さずに施工できる。

【００４９】なお、上記各実施例においては、ジェット
水２３の中に研磨剤を入れることも可能である。このよ
うにジェット水２３の中に研磨剤を入れると、汚染物が
強固に付着したスリーブ付きノズルの洗浄効果を高める
ことができる。

【００５０】上記各実施例においては、ジェット水２３
の乱流中にキャビテーション気泡が発生し、この気泡が
崩壊する時の崩壊圧力が１０００ＭＰａ程度となるため
に、いわゆるピーニング作用が生じ、環状隙間１２の内
表面が洗浄されるとともに、表面層金属が塑性加工さ
れ、圧縮残留応力が形成される。したがって、ジェット
水２３の乱流のみによっても、応力腐食割れの感受性が
十分に抑制されるが、ノズル溶接部７と管溶接部１１の
外周部に高周波誘導加熱用の加熱コイル２５を取付け誘
導加熱する従来の保全方法と併用すると、より一層その
効果が高まる。

【００５１】次に、再び図１および図２を参照して、ノ
ズル溶接部７と管溶接部１１の外周部に高周波誘導加熱
用の加熱コイル２５を取付けた実施例を説明する。加熱
コイル２５は、ケーブル２６を介して、加熱電源２７と
加熱制御装置２８とに接続される。

【００５２】この系統構成で、まず、図示しない原子炉
付属のポンプにより、配管１０内の炉水２９を循環させ
る。次に、噴射ヘッド４に高圧純水１６を導き、噴射ノ
ズル１３からジェット水２３を環状隙間１２の最深部に
向けて噴射する。環状隙間１２からの帰還水２４は、吸
引管１４に吸い込まれ、吸引ヘッド４から吸引ホース２
０を介して水処理装置２１に送られ、処理される。この
ジェット水２３の噴射に並行して、加熱コイル２５に高
周波電力を給電し、スリーブ付きノズル６の外表面を誘
導加熱する。このとき、環状隙間１２の内部はジェット
水２３で冷却され、管溶接部１１の内部は循環している
炉水２９で冷却されているので、板厚内外面に大きな温
度差が容易に生成され、内面に引張応力が発生する。引
張応力が降伏点を越えたところで、加熱を停止する。そ
の後、内外面温度差が完全になくなるまで冷却したとこ
ろで、炉水２９の循環と噴射ノズル１３からのジェット
水２３の噴射とを停止する。完全冷却時には、加熱時と
は反対に、加熱コイル２５でカバーされたノズル溶接部
７と管溶接部１１の内表面には、圧縮残留応力が生成さ
れる。

【００５３】その後に、図１の実施例と同様に、劣化予
防保全操作を実施する。

【００５４】本実施例によれば、少なくともノズル溶接
部７および管溶接部１１の内表面に圧縮残留応力をより
確実に生成でき、残留応力を改善し溶接部の信頼性をさ
らに高めることができる。

【００５５】なお、外表面を誘導加熱中に、噴射ヘッド
４から噴射するジェット水２３の圧力を４０〜１００Ｍ
Ｐａ程度の高圧にすると、内面冷却とピーニング作用と
が同時に生じ、洗浄と応力改善とを同時に達成できる。

【００５６】上記の各実施例は、原子力発電プラントの
圧力容器に設けられたスリーブ付きノズルの劣化を発電
プラントの運転開始後に予防保全する例であったが、少
なくともノズル溶接部および管溶接部の内表面に圧縮残
留応力をより確実に生成し、残留応力を改善し溶接部の
信頼性をさらに高めるために、運転開始前に本発明を適
用してもよいことは、容易に理解されよう。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、容器内の管を囲むよう
に取り付けた環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルから袋
小路になっている少なくとも一つの環状隙間の最深部に
向けて噴射前圧力が４０ＭＰａ〜１００ＭＰａの高圧純
水ジェットを噴射させてキャビテーション気泡を生じさ
せ、環状隙間内表面を除染するとともに各溶接部の表面
層金属を組成加工し残留応力を圧縮応力に変えるので、
高圧純水ジェットは、環状隙間の奥まで到達するだけで
なく、隙間内部で乱流を生じ、乱流誘起キャビテーショ
ン気泡を発生する。このキャビテーション気泡が壊滅す
る時に極高圧が発生して、環状隙間の除染と溶接部の残
留応力の改善とが同時に達成される。

【００５８】まず、前記環状噴射ヘッドの複数の噴射ノ
ズルのすべてから高圧純水ジェットを噴射させ、次に、
高圧純水ジェットを噴射させる前記噴射ノズルの数を順
次減らしつつ高圧純水ジェットの噴射を繰り返すと、過
度の洗浄を防止できる。すなわち、高圧純水ジェットを
噴射させる噴射ノズルの数を順次減らしていくと、剥離
した汚染物が各洗浄段階において帰還水とともに回収さ
れるので、研磨剤となって悪影響をおよぼす心配が無
い。

【００５９】サーマルスリーブ付きノズル内の水を容器
に付属するポンプで流動させ、溶接部の外周に設置した
加熱コイルに高周波電力を給電し溶接部内面が引張降伏
するに十分な熱歪が発生するまで加熱し、直ちに加熱を
停止し、溶接部が完全に冷却してから前記ポンプを停止
し、その後に、上記手順をそれぞれ実行すると、内外面
の板厚方向に、内面が引張降伏を起こすに足りる温度差
が発生する。完全に冷却した後に、高圧純水ジェットを
隙間内部に再度噴射し、キャビテーション気泡処理を実
行するから、溶接部の内表面に圧縮残留応力をより確実
に生成でき、残留応力を改善し溶接部の信頼性をさらに
高めることができる。

【００６０】純水に研磨剤を混入してから高圧純水に昇
圧するので、研磨剤の選択により、種々の除染効果が得
られる。

【００６１】袋小路になっている環状隙間からの帰還水
を回収し、その帰還水を浄化し、高圧純水として再供給
することから、汚染物量の増加が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】原子力発電プラントの圧力容器に設けられたス
リーブ付きノズルの劣化を発電プラントの運転開始後に
予防保全するため、本発明による多重金属管の劣化予防
保全装置の一実施例を適用した全体構成を示す系統図で
ある。

【図２】図１の実施例におけるスリーブ付きノズル周り
の劣化予防保全装置の部品配置と流体の流れとを拡大し
て示す部分断面図である。

【図３】図１の実施例において劣化予防の対象となるス
リーブ付きノズルの軸に直角な横断面を示す断面図であ
る。

【図４】図１の実施例において劣化予防の対象となるス
リーブ付きノズルの軸に直角な方向から見た劣化予防保
全装置の噴射ノズルと吸引管との配置の一例を示す図で
ある。

【図５】本発明による多重金属管すなわち複数スリーブ
付きノズルの劣化予防保全装置の実施例におけるスリー
ブ付きノズル周りの劣化予防保全装置の部品配置と流体
の流れとを示す部分断面図である。

【図６】本発明による二重金属管すなわちスリーブ付き
ノズルのチャンバ方式劣化予防保全装置の実施例におけ
るスリーブ付きノズル周りの劣化予防保全装置の部品配
置と流体の流れとを示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 １ａ フランジ ２ サービスプラットホーム ３ 噴射ヘツド ４ 吸引ヘッド ５ 遠隔操作装置 ６ ノズル ７ ノズル溶接部 ８ 炉内管 ９ スリーブ溶接部 １０ 配管 １１ 管溶接部 １２ 環状隙間 １３ 噴射ノズル １４ 吸引管 １５ 高圧ポンプ １６ 高圧純水 １７ 高圧ホース １８ 純水タンク １９ 噴射制御装置 ２０ 吸引ホース ２１ 水処理装置 ２２ 水処理制御装置 ２３ ジェット水 ２４ 帰還水 ２５ 加熱コイル ２６ ケーブル ２７ 加熱電源 ２８ 加熱制御装置 ２９ 炉水 ３０ チャンバ ３１ セーフエンド ３１ａ スリーブ ３２ 高圧純水噴射装置 ３３ 総合制御装置 ３４ シュラウド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２１Ｄ 7/04 Ｚ 7217−4Ｋ (72)発明者 大高 正廣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 望月 正人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 坂田 信二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 林 眞琴 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 黒沢 孝一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐川 渉 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 吉久保 富士夫 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の側壁に形成されたノズルと少なく
   とも一つのサーマルスリーブが付いたセーフエンドとの
   溶接部，前記セーフエンドの最も内側のサーマルスリー
   ブと前記容器内の管との溶接部，および前記セーフエン
   ドと外部配管との溶接部を含み、前記ノズルおよび前記
   セーフエンドと前記容器内の管および／または前記サー
   マルスリーブとの間に袋小路になっている少なくとも一
   つの環状隙間を有する多重金属管の劣化予防保全方法に
   おいて、 前記容器内の管を囲むように取り付けた環状噴射ヘッド
   の複数の噴射ノズルから前記袋小路になっている少なく
   とも一つの環状隙間の最深部に向けて噴射前圧力が４０
   ＭＰａ〜１００ＭＰａの高圧純水ジェットを噴射させて
   キャビテーション気泡を生じさせ、 前記環状隙間内表面を除染するとともに前記各溶接部の
   表面層金属を組成加工し残留応力を圧縮応力に変えるこ
   とを特徴とする多重金属管の劣化予防保全方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多重金属管の劣化予防
   保全方法において、 まず前記環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルのすべてか
   ら高圧純水ジェットを噴射させ、 次に高圧純水ジェットを噴射させる前記噴射ノズルの数
   を順次減らしつつ高圧純水ジェットの噴射を繰り返すこ
   とを特徴とする多重金属管の劣化予防保全方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の多重金属管の
   劣化予防保全方法において、 前記サーマルスリーブ付きノズル内の水を前記容器に付
   属するポンプで流動させ、 前記溶接部の外周に設置した加熱コイルに高周波電力を
   給電し前記溶接部内面が引張降伏するに十分な熱歪が発
   生するまで加熱し、 直ちに加熱を停止し、 前記溶接部が完全に冷却してから前記ポンプを停止し、 その後に、請求項１または２に記載の手順をそれぞれ実
   行することを特徴とする多重金属管の劣化予防保全方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記載
   の多重金属管の劣化予防保全方法において、 前記純水に研磨剤を混入してから前記高圧純水に昇圧す
   ることを特徴とする多重金属管の劣化予防保全方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項に記載
   の多重金属管の劣化予防保全方法において、 前記袋小路になっている少なくとも一つの環状隙間から
   の帰還水を回収し、 回収した帰還水を浄化し、 前記高圧純水として再供給することを特徴とする多重金
   属管の劣化予防保全方法。
6. 【請求項６】 容器の側壁に形成されたノズルと少なく
   とも一つのサーマルスリーブが付いたセーフエンドとの
   溶接部，前記セーフエンドの最も内側のサーマルスリー
   ブと前記容器内の管との溶接部，および前記セーフエン
   ドと外部配管との溶接部を含み、前記ノズルおよび前記
   セーフエンドと前記容器内の管および／または前記サー
   マルスリーブとの間に袋小路になっている少なくとも一
   つの環状隙間を有する多重金属管の劣化予防保全装置に
   おいて、 純水を蓄える純水タンクと、 前記純水タンクから供給される純水を加圧する手段と、 前記容器内の管を囲むように取り付けられた複数の噴射
   ノズルを有し前記袋小路になっている少なくとも一つの
   環状隙間の最深部に向けて前記加圧手段から供給された
   噴射前圧力が４０ＭＰａ〜１００ＭＰａの高圧純水ジェ
   ットを噴射しキャビテーション気泡を生じさせる環状噴
   射ヘッドと、 前記袋小路になっている少なくとも一つの環状隙間から
   の帰還水を吸引して回収する手段と、 回収した帰還水を浄化し前記純水タンクに戻す手段とを
   備えたことを特徴とする多重金属管の劣化予防保全装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の多重金属管の劣化予防
   保全装置において、 まず前記環状噴射ヘッドの複数の噴射ノズルのすべてか
   ら高圧純水ジェットを噴射させ次に高圧純水ジェットを
   噴射させる前記噴射ノズルの数を順次減らしつつ高圧純
   水ジェットの噴射を繰り返すように前記噴射ヘッドを制
   御する制御手段を備えたことを特徴とする多重金属管の
   劣化予防保全装置。
8. 【請求項８】 請求項６または７に記載の多重金属管の
   劣化予防保全装置において、 前記溶接部の外周に設置され前記溶接部内面が引張降伏
   するに十分な熱歪が発生するまで加熱する加熱コイル
   と、 前記加熱コイルに高周波電力を給電する加熱電源と、 前記容器に付属して設けられ前記サーマルスリーブ付き
   ノズル内の水を流動させるポンプと、 前記溶接部内面が引張降伏するに十分な熱歪が発生する
   まで加熱した時点で直ちに加熱を停止させ、前記溶接部
   が完全に冷却してから前記ポンプを停止させる制御手段
   とを追加設置したことを特徴とする多重金属管の劣化予
   防保全装置。
9. 【請求項９】 請求項６ないし８のいずれか一項に記載
   の多重金属管の劣化予防保全装置において、 前記帰還水を吸引して回収する手段が、前記噴射ヘッド
   とともに前記容器内の管を囲むように取り付けられた複
   数の吸引管を有する吸引ヘッドを含むことを特徴とする
   多重金属管の劣化予防保全装置。
10. 【請求項１０】 請求項６ないし８のいずれか一項に記
    載の多重金属管の劣化予防保全装置において、 前記帰還水を吸引して回収する手段が、前記ノズル付近
    の容器内壁に当接し前記ノズル側を吸引すべき閉塞空間
    とするチャンバを含むことを特徴とする多重金属管の劣
    化予防保全装置。
11. 【請求項１１】 請求項６ないし９のいずれか一項に記
    載の多重金属管の劣化予防保全装置において、 前記純水タンクから供給された加圧前の純水に研磨剤を
    混入する手段を備えたことを特徴とする多重金属管の劣
    化予防保全装置。