JPH10142385A - 原子炉内保全作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】点検作業時に、炉心支持板に設けた中性子計装
管用貫通穴からショット球等の異物が落下したり、挿入
口に詰ったりすることを防止する。 【解決手段】炉心支持板10に設けた中性子計装管用貫通
穴17を閉塞し中性子計装管16の側面を局部的に包囲する
中性子計装管保護カバー20と、この保護カバー20のヒン
ジ結合した一対の半円筒状本体23を開閉操作する保護カ
バー取扱具23とからなっている。保護カバー取扱具21は
一対の半円筒状本体23に設けた係合穴36に挿入する係合
ピン41を有し、この係合ピン41を上下動させたり、左右
に動かしたりして前記保護カバー20を上下左右に移動し
て中性子計装管16を包囲するとともに中性子計装管貫通
穴17を閉塞する。これにより点検時のショットピーニン
グ作業時に貫通穴17からショット球が落下、または貫通
穴17を閉塞することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軽水型原子炉の保全
作業時に原子炉圧力容器内に設置されている炉心支持板
の中性子計装管挿入孔からショット球等の異物の落下や
閉塞を防止できるように構成した原子炉内保全作業装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽水型原子炉の一例として沸騰水型原子
炉の構造を図７および図８により概略的に説明する。図
７において、原子炉圧力容器１内の中央部には燃料集合
体２と制御棒３が組み合わされた炉心４が配置され、こ
の炉心４の外側を包囲するようにしてシュラウド５が設
けられ、シュラウド５の上端開口部はシュラウドヘッド
６により閉塞されている。シュラウドヘッド６の上端に
は気水分離器７が立設し、気水分離器７の上方に蒸気乾
燥器８が設けられている。

【０００３】シュラウド６内には上方に上部格子板９
が、下方に炉心支持板10が設けられており、燃料集合体
２は燃料支持金具（図示せず）を介して炉心支持板10に
支持されている。炉心支持板10の下方には制御棒案内管
11が設けられ、制御棒案内管11の下方に制御棒駆動機構
12が接続されている。原子炉圧力容器１は底部にインタ
ーナルポンプ13が、上部側面に主蒸気管14が、上端開口
部に圧力容器カバー15が設けられている。

【０００４】また、図８に示したように炉心支持板10に
は中性子計装管16の中性子計装管用貫通穴17が形成さ
れ、貫通穴17の上部には上端が大径のテーパ部18が形成
されている。この貫通穴17にインコア案内管19が接続
し、インコア案内管19内に中性子計装管16が挿脱するよ
うになっている。中性子計装管16の上端部は上部格子板
９に突き当り嵌入支持される。

【０００５】中性子計装管16は中性子源領域モニタ（Ｓ
ＲＭ），中間領域モニタ（ＩＲＭ），局部領域モニタ
（ＬＰＲＭ）などであり、これらが分散配置されて炉心
各部の出力分布を監視するもので、多数本設けられてい
る。したがって、炉心支持板10には多数本の中性子計装
管16を貫通させるための中性子計装管16の貫通穴17が多
数設けられている。

【０００６】原子炉の炉内構造物は高温高圧環境下にお
いて、十分な耐食性と高温強度を有するオーステナイト
系ステンレス鋼またはニッケル基合金などの材料で構成
されている。しかしながら、交換不可能な部材に対して
は原子力発電プラントの長期に亘る運転により長期間高
温高圧環境中に曝され、しかもシュラウドなどの炉心材
料は中性子照射を受けるため、それらが原因となって起
こる材料劣化の問題が懸念されている。

【０００７】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およ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発生が危惧されるとこ
ろである。

【０００８】最近、原子力発電プラントの運転期間の長
期化に対応して予防保全技術対策として種々の材料表面
改質技術の開発が行われている。その一環として、表面
残留応力を積極的に引張りから圧縮に変えることによっ
て応力腐食割れを未然に防止するための開発が行われて
いる。例えば、ショットピーニングはウォータジェット
ピーニングなどの方法による表面残留応力改善技術の開
発が行われている。

【０００９】ショットピーニングは0.3 〜1.2 ミリ程度
の鋼製ショット球を高圧空気あるいは遠心力を利用して
加速し、鋼製ショット球の運動エネルギーにより施工部
表面を組成変形させて表面に圧縮残留応力を形成する技
術である。

【００１０】また、ウォータジェットピーニングは、10
00気圧程度の超高圧水をノズル先端から噴射して水撃作
用およびキャビテーションが破壊する際の衝撃波により
表面に圧縮残留応力を形成する技術である。いずれも水
中での施工により応力腐食割れに対する有効性が実証さ
れ、一部実用化されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ショットピーニングを
用いてシュラウドと原子炉圧力容器内のシュラウド内側
部などの表面残留応力を改善する際には、ショット球の
完全回収が困難である。また、大気中で施工する場合に
は粉塵の発生等の問題が生じ、困難な作業となる課題が
ある。

【００１２】ウォータジェットピーニングを用いて、構
造物の表面応力状態を変える作業を行う場合、ジェット
反力が発生するため、狭隘な場所で遠隔操作により精密
な表面応力状態を変える作業を行う自動化機器を開発す
ることは、きわめて難しい課題がある。また、ウォータ
ジェットピーニングを行ったとしても超高圧水による構
造物表面の錆や異物等が炉心内に落下するためその回収
が困難である。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、軽水型原子炉において、原子炉圧力容器内の
炉心支持板を多数本の中性子計装管が貫通する多数の中
性子計装管貫通穴からショット粉等の異物が落下した
り、また中性子計装管と貫通穴との隙間に詰まったりす
ることを防止して異物の回収を容易に行うことができる
原子炉内保全作業装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
原子炉圧力容器内の炉心支持板に設けられた中性子計装
管貫通穴を閉塞しかつ中性子計装管を局部的に包囲する
中性子計装管保護カバーと、この中性子計装管保護カバ
ーを上下左右に移動する保護カバー取扱具とを具備し、
前記中性子計装管保護カバーはヒンジ結合された左右一
対の半円筒状本体と、この半円筒状本体に接続して前記
中性子計装管を局部的に包囲しかつ包囲を解除する開閉
機構とからなり、前記保護カバー取扱具は前記半円筒状
部材に設けた係合穴に着脱自在に係合する係合ピンを保
持するレバーと、このレバーを駆動する駆動用シリンダ
と、この駆動用シリンダを上下動させる上下動用シリン
ダとからなることを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明によれば、軽水型原子炉の
定期点検時に、原子炉開放後の燃料集合体を移動した後
に、中性子計装管を炉心支持板の貫通穴を中性子計装管
保護かバーにより閉塞する。この保護カバーによりショ
ット球等の異物の落下や詰まりを防止することができ
る。

【００１６】請求項２の係る発明は、前記半円筒状本体
にマグネットを取着してなることを特徴とする。請求項
２の発明によれば、マグネットにより、金属片または鋼
球等の異物吸い付け保護カバーの半円筒状本体で支持す
ることができ、炉心支持板の貫通穴や隙間に入り込むの
を防止できる。

【００１７】請求項３に係る発明は、前記保護カバー取
扱具の前記上下動シリンダは左右一対設けられ、この一
対の上下動シリンダは支持用プレートを介して支持部材
に支持され、前記レバー駆動用シリンダのフレームが前
記支持部材設けた上下方向リニアガイドに上下動自在に
ガイドされてなることを特徴とする。

【００１８】請求項３の発明によれば、保護カバー取扱
具で左右一対の中性子計装管保護カバーを把持して水中
・遠隔で短期間で中性子計装管保護カバーを設置し中性
子計装管と炉心支持板間への異物等の入り込みを防止で
きる。また、中性子計装管保護カバーを単品毎に開閉動
作および上下動を単独で中性子計装管への脱着を自在に
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１から図５により本発明に係る
原子炉内保全作業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原子炉内保全作業装置の全体組立
図、図２は図１における平面図、図３は図２の保護カバ
ー要部の立面図、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ矢視方向か
ら見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の保護カバーが
開いた状態を示す平面図、図５は図１を拡大して示す側
面図である。

【００２０】図１において、符号20は中性子計装管保護
カバーで、21は保護カバー取扱具を示している。最初に
中性子計装管保護カバー20について説明する。すなわ
ち、保護カバー20は図２に示したように左右一対設けら
れており、ヒンジ22により結合した左右一対の半円筒状
本体23と、半円筒状本体23に接続して中性子計装管16を
局部的に包囲しかつ包囲を解除する開閉機構24とからな
っている。

【００２１】開閉機構24は半円筒状本体23に接続するピ
ストンロッド25と、このロッド25を前後に動作させるシ
リンダ26を主体としている。半円筒状本体23は左右一対
のレバー27がピン28により回動自在に接続し、レバー27
の他端にはピン29を介してアーム30の一端が接続してい
る。

【００２２】アーム30の他端にはスプリング31の一端が
取り付けられ、スプリング31の他端はベース32に取り付
けられている。ベース32はフレーム33と一体構造に組み
込まれ、シリンダ26はフレーム33に固定され、アーム30
の他端はスプリング31の一端とともにピストンロッド25
に取り付けた水平部材34に固定されている。

【００２３】半円筒状本体23の側面には図３に示すよう
にスリット35が形成され、スリット35の上面に係合穴36
が形成されている。半円筒状本体23の上下両端部にはマ
グネットホルダ37が支持ピン40を介して設けられ、マグ
ネットホルダ37内には図４（ａ）に示すように多数個の
マグネット38が収納されている。

【００２４】マグネット38は区画部材39によりＮ，Ｓに
区分されている。このマグネット38は炉心支持板10上の
微細な異物等を磁力により吸い付け、炉心支持板10の貫
通穴17やテーパ部18に落下したり詰め込んだりすること
を防止する。

【００２５】図１では中性子計装管保護カバー20は炉心
支持板10の貫通穴17に挿入された中性子計装管16に据え
付けた状態を示している。ここで、図２に示すピストン
ロッド25をシリンダ26により前後に作動させることによ
り、半円筒状本体23はヒンジ22を中心にして開閉し、図
２および図４（ａ），（ｂ）に示したように中性子計装
管16を局部的に包囲したり、包囲を解除したりする。

【００２６】図１に示すように半円筒状本体23の下端面
は炉心支持板10の中性子計装管用貫通穴17およびテーパ
部18を密閉しているので、中性子計装管16との間に隙間
を生じることはなく、作業時のショット球等の異物が貫
通穴17から落下したり、テーパ部18に詰まることを防止
できる。

【００２７】つぎに保護カバー取扱具21について説明す
る。この保護カバー取扱具21は図１に示すように保護カ
バー20のスリット35から入り込んで係合穴36に挿入する
係合ピン41と、この係合ピン41を保持するレバー42と、
このレバー42をスリット35内に挿入または引き抜くため
のレバー駆動用エアシリンダ43と、このエアシリンダ43
を上下動させるためのピストンロッド44を駆動する上下
動用シリンダ45とを主体としている。

【００２８】エアシリンダ43はフレーム46に支持され、
フレーム46は底板47を介して燃料支持金具48上に上下動
自在に載置され、フレーム46上にはプレート49が設けら
れ、このプレート49はピストンロッド44と連結されてい
る。底板47上には水平方向リニアガイド50が設けられ、
この水平方向リニアガイド50にレバー42がプレート51を
介して設けられ水平方向にスライド自在となっている。

【００２９】レバー42の上下面にはピン52を介してプレ
ート53，54が取り付けられている。上下動シリンダ45の
上方には上部プレート55が設けられ、上部プレート55に
吊上げ用ロッド56が固定し、吊上げ用ロッド56に吊りワ
イヤ57が接続している。

【００３０】また、図５に示すように上部プレート55の
下面には支持部材58が取り付けられており、この支持部
材58に上下動用シリンダ支持用プレート59が固定され、
この上下動用シリンダ支持用プレート59に左右一対の上
下動用シリンダ45が載置固定されている。

【００３１】支持部材58の側面には上下方向にスライド
する上下方向リニアガイド60が設けられ、この上下方向
リニアガイド60の上下両端には固定部材61，62がボルト
締めにより固定されている。この上下方向リニアガイド
60に沿ってフレーム46が上下動するようになっている。

【００３２】保護カバー取扱具21は炉心内に設置された
燃料支持金具48（燃料集合体を移動した状態）の上面に
着座させ、高さレベルのガイド（位置決め）に用いてい
る。レバー42はレバー駆動用エアシリンダ43に連結し、
係合ピン41が保護カバー20の係合穴36に挿入されて把持
可能状態となっている。

【００３３】保護カバー取扱具21は図６に示すように燃
料交換機63の補助ホイスト64から吊りワイヤ57で吊り下
げられて所定の位置に移動される。図５では右側のエア
シリンダ43が伸びて中性子計装管保護カバー20を下方に
押し下げた状態で、押し下げ時には真下に下げるよう上
下方向リニアガイド60によって案内されて移動する。図
５の左側はエアシリンダ43が縮んで、中性子計装管保護
カバー20が燃料支持金具48の上面から上方に位置する状
態である。

【００３４】つぎに、本実施の形態の作用を説明する。
原子炉の定期点検時には図６に示したように燃料集合体
を炉心４から取り外して移動する。その際、制御棒は制
御棒案内管11に引き下げられ、通常炉水位は上部格子板
９から約15ｍ以上の水位を保っている。つまり、原子炉
ウェル（図示せず）の満水状態で作業が行われる。

【００３５】例えば、炉心４内のショットピーニング等
が行われる場合は、炉心４内に本実施の形態の中性子計
装管保護カバー20が全数の中性子計装管に設置され、イ
ンコア案内管41や炉心支持板10の開口穴内に異物等が入
り込まないように、予防保全対策が講じられる。

【００３６】すなわち、図６に示すように燃料取換機63
を移動し、それに合わせて補助ホイスト64も移動され、
この補助ホイスト64の吊りワイヤ57の先端に保護カバー
取扱具21を連結する。

【００３７】この取扱具21のシリンダに空気圧を供給
し、レバー42を開閉させ、中性子計装管保護カバー20の
係合穴（把持用）36部を把持して所定の位置に設置する
ことができる。同様にして他の中性子計装管保護カバー
20を炉心４内に設置する。すべての保護カバー20の取付
作業が終了したら、所定の保全工事を行う。

【００３８】本実施例によれば、図１に示す通り炉心４
内の中性子計装管16と炉心支持板10の貫通穴17との隙間
部を全面に覆うため、異物，ピーニング球等の挿入，落
下をすることがなく安全に作業を行うことができる。

【００３９】つぎに原子炉内保全作業装置の取扱手順を
説明する。 （保護カバー据付準備） (1) 中性子計装管専用取扱具（以下、取扱具と記す）に
燃料交換機のワイヤロープ端末部を取り付ける。(2) 燃
料交換機の汎用エアホースを制御盤に取り付ける。(3)
取扱具から突き出ているエアホースを制御盤カプラに支
持されているホース色に合わせ、エアホースを取り付け
る。(4) 操作ポールを取扱具に取り付ける。

【００４０】（保護カバー据付） (1) 制御盤の各エアシリンダの開閉操作の切換弁を
「開」にし、取扱具のつかみ部（２ヶ所）を開きの状態
にする。(2) 制御盤の各エアシリンダの上下操作の切換
弁を「上」にし、それぞれのつかみ部を上昇させる。
(3) 保護具カバーを取扱具の半円筒状本体の係合ピンに
差し込む。(4) 操作ポールで取扱具を保護カバーととも
に案内しながら上部格子板を通過させる。(5) 上部格子
板通過後、制御盤の一方の上下操作の切換弁を「下」に
し、一方のつかみ部を下降させる。(6)水中カメラで確
認しながらさらに取扱具を下降させ、ＬＰＲＭおよびＳ
ＲＭ／ＩＲＭドライチューブ周辺の燃料支持金具の上面
より約 300〔ｍｍ〕（制御棒のハンドル上面程度）に位
置した段階で取扱具のつかみ部を下降の状態にしてある
側の保護カバーをＬＰＲＭまたはＳＲＭ／ＩＲＭドライ
チューブに取り付ける。(7) ＬＰＲＭまたはＳＲＭ／Ｉ
ＲＭドライチューブに取り付けた保護カバーの取扱具つ
かみ部を制御盤の開閉操作の切換弁により「閉」にし、
保護カバーを閉じた状態にする。(8) ＬＰＲＭまたはＳ
ＲＭ／ＩＲＭドライチューブにより保護カバーを案内し
ながらインコア案内管に着座させる。この時、取扱具が
燃料支持金具に着座していることを水中カメラにより確
認する。(9) ＬＰＲＭまたはＳＲＭ／ＩＲＭドライチュ
ーブ側の取扱具つかみ部を制御盤の開閉操作の切換弁を
「開」にし、つかみ部を開きの状態にする。(10)取扱具
をＬＰＲＭまたはＳＲＭ／ＩＲＭドライチューブに据え
付けてある保護カバーから離し、上部格子板の上部まで
上昇させる。(11)再度上部格子板を通過させ、保護カバ
ーを取り付けてある取扱具のつかみ部を制御盤の上下操
作の切換弁により「下」の状態にした後、(6) 〜(9) の
操作を行う。(12)取扱具をＬＰＲＭまたはＳＲＭ／ＩＲ
Ｍドライチューブに据え付けてある保護カバーから離
し、炉内から引き上げる。(13)(1) 〜(12)の操作を全10
回（ＬＰＲＭまたはＳＲＭ／ＩＲＭドライチューブ20本
存在するため）行う。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば原子炉の定期点検時に炉
心内保全作業等で中性子計装管と炉心支持板の貫通穴と
の隙間部を完全に塞ぐことができ、異物等の落下を防止
し、また、万一落下した場合にはマグネットに吸着して
回収を容易に行うことができるため、作業員の放射線被
曝量を大幅に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉内保全作業装置の実施の形
態を示す立面図。

【図２】図１における原子炉内保全作業装置を示す平面
図。

【図３】図２における保護カバーを中性子計装管に被せ
て炉心支持板上に立設した状態を示す立面図。

【図４】（ａ）は図３においてＡ−Ａ矢視方向から見た
平面図、（ｂ）は（ａ）における保護カバーが開いた状
態を示す上面図。

【図５】図１を拡大して示す側面図。

【図６】図１の原子炉内保全作業装置を炉心支持板に吊
り込む状態を示す概略図。

【図７】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内を示す縦断
面図。

【図８】図７における炉心支持板に中性子計装管が貫通
した状態を一部断面で示す立面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…燃料集合体、３…制御棒、４
…炉心、５…シュラウド、６…シュラウドヘッド、７…
気水分離器、８…蒸気乾燥器、９…上部格子板、10…炉
心支持板、11…制御棒案内管、12…制御棒駆動機構、13
…インターナルポンプ、14…主蒸気管、15…圧力容器カ
バー、16…中性子計装管、17…中性子計装管用貫通穴、
18…テーパ部、19…インコア案内管、20…中性子計装管
保護カバー、21…保護カバー取扱具、22…ヒンジ、23…
半円筒状本体、24…開閉機構、25…ピストンロッド、26
…シリンダ、27…レバー、28…ピン、29…ピン、30…ア
ーム、31…スプリング、32…ベース、33…フレーム、34
…水平部材、35…スリット、36…係合穴、37…マグネッ
トホルダ、38…マグネット、39…区劃部材、40…支持ピ
ン、41…係合ピン、42…レバー、43…レバー駆動用エア
シリンダ、44…ピストンロッド、45…上下動用シリン
ダ、46…フレーム、47…底板、48…燃料支持金具、49…
プレート、50…水平方向リニアガイド、51…プレート、
52…ピン、53，54…プレート、55…上部プレート、56…
吊上げ用ロッド、57…吊りワイヤ、58…支持部材、59…
上下動用シリンダ支持用プレート、60…上下方向リニア
ガイド、61，62…固定部材、63…燃料交換機、64…補助
ホイスト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内の炉心支持板に設けら
   れた中性子計装管貫通穴を閉塞しかつ中性子計装管を局
   部的に包囲する中性子計装管保護カバーと、この中性子
   計装管保護カバーを上下左右に移動する保護カバー取扱
   具とを具備し、前記中性子計装管保護カバーはヒンジ結
   合された左右一対の半円筒状本体と、この半円筒状本体
   に接続して前記中性子計装管を局部的に包囲しかつ包囲
   を解除する開閉機構とからなり、前記保護カバー取扱具
   は前記半円筒状部材に設けた係合穴に着脱自在に係合す
   る係合ピンを保持するレバーと、このレバーを駆動する
   駆動用シリンダと、この駆動用シリンダを上下動させる
   上下動用シリンダとからなることを特徴とする原子炉内
   保全作業装置。
2. 【請求項２】 前記半円筒状本体にマグネットを取着し
   てなることを特徴とする請求項１記載の原子炉内保全作
   業装置。
3. 【請求項３】 前記保護カバー取扱具の前記上下動シリ
   ンダは左右一対設けられ、この一対の上下動シリンダは
   支持用プレートを介して支持部材に支持され、前記レバ
   ー駆動用シリンダのフレームが前記支持部材設けた上下
   方向リニアガイドに上下動自在にガイドされてなること
   を特徴とする請求項１記載の原子炉内保全作業装置。