JP2014190893A

JP2014190893A - 原子炉圧力容器内部の調査方法及び装置

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Publication number: JP2014190893A
Application number: JP2013067836A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishizawa; 幸治石澤; Yoshitomo Takahashi; 良知高橋; Tadashi Morinaka; 廉守中; Satoshi Okada; 聡岡田; Satoru Bushi; 哲武士; Noboru Chiba; 昇千葉
Original assignee: Hitachi-GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Vernova Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP5970404B2

Abstract

【課題】原子炉施設の事故発生により、通常の調査、保全作業手順を実施することが困難な場合であっても、ＲＰＶ内部の調査作業を効率的に行なうことが可能な原子炉圧力容器内部の調査方法を提供するものである。
【解決手段】本発明の課題を解決するための手段は、原子力プラントにおける原子炉圧力容器内部の調査方法において、原子炉圧力容器内部へ至るまでの構造物に貫通加工を行うステップと、前記貫通加工された構造物内にアクセス経路を確保するステップと、前記アクセス経路を用いて機器を挿入するステップを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子炉圧力容器外部から原子炉圧力容器内部の環境を把握するための調査方法及び装置に関する。

原子炉施設における通常の定期検査においては、シールドプラグ、原子炉格納容器蓋、原子炉圧力容器蓋を順次取外し、更に原子炉圧力容器の上部に位置する原子炉ウェルに水を満たした状態で、炉内機器を順次取り出し、原子炉圧力容器（ＲＰＶ：Reactor Pressure Vessel）内部の調査、保全作業等を行う。特許文献１では、これら構造物を取外した後に、ガイドパイプを炉内に設置し、ガイドパイプ内を通じてＲＰＶ内へ保全装置を搬入することにより、ＲＰＶ内部の保全作業を短縮化させる工法が記載されている。

ＷＯ０２／０１１１５１

万が一、原子炉建屋の全体的な機能が喪失するような非常事態が発生した場合には、これら構造物の取り外し装置が作動しない等の理由により、ＲＰＶ内部の通常の調査、保全作業手順を実施することが困難となる場合が考えられる。このような状況に至った場合、ＲＰＶ内部の調査に至るまでに多大な時間を要する可能性がある。

本発明は、原子炉施設の事故発生により、通常の調査、保全作業手順を実施することが困難な場合であっても、ＲＰＶ内部の調査作業を効率的に行なうことが可能な原子炉圧力容器内部の調査方法を提供するものである。

本発明の課題を解決するための手段は、原子力プラントにおける原子炉圧力容器内部の調査方法において、原子炉圧力容器内部へ至るまでの構造物に貫通加工を行うステップと、前記貫通加工された構造物内にアクセス経路を確保するステップと、前記アクセス経路を用いて機器を挿入するステップを有することを特徴とする。

前記手段により、通常の調査手順を実施することが困難な場合であっても、ＲＰＶ内部の調査、保全作業を効率的に行なうことが可能となる。

本発明の実施例１における沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）のＲＰＶ内調査に適用した作業ステップのフローチャートである。本発明の実施例１におけるＢＷＲのＲＰＶ内部へアクセス経路確保装置を適用した断面概略図を示す説明図である。本発明の実施例１におけるアクセス経路確保装置を示す説明図である。本発明の実施例１におけるアクセス経路確保装置の詳細を示す説明図である。図１のステップＳ２の作業を示す説明図である。図１のステップＳ２の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ３の作業を示す説明図である。図１のステップＳ４の作業を示す説明図である。図１のステップＳ５の作業を示す説明図である。図１のステップＳ６の作業を示す説明図である。図１のステップＳ７の作業を示す説明図である。図１のステップＳ８の作業を示す説明図である。図１のステップＳ９の作業を示す説明図である。図１のステップＳ１０の作業を示す説明図である。本発明の実施例２における断面概略図を示す説明図である。本発明の実施例２におけるアクセス経路確保装置を示す説明図である。

本発明を沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）における原子炉圧力容器（ＲＰＶ）内の調査を例に取り、図面を用いて説明する。

図１は本発明におけるＲＰＶ内調査に適用した作業ステップのフローチャートである。

図２はＢＷＲの原子炉建屋及びＲＰＶの概略断面図である。通常の定期検査においては、シールドプラグ１、原子炉格納容器蓋２、原子炉圧力容器蓋３を順次取外し、更に原子炉圧力容器の上部に位置する原子炉ウェル４に水を満たした状態で、炉内機器５（蒸気乾燥器１０１、気水分離器１０２等）を順次取り出し、原子炉圧力容器内部の調査、保全作業等を行うのが一般的である。然しながら、万が一、原子炉建屋の全体的な機能が喪失するような非常事態が発生した場合には、これら構造物の取り外し装置（図示せず）が作動しない場合が考えられる。

このような場合に、例えば、図２に示した原子炉圧力容器１００内部の箇所Ａの調査を実施するためには、シールドプラグ１の箇所Ｅ、原子炉格納容器蓋２の箇所Ｄ、原子炉圧力容器蓋３の箇所Ｃ、蒸気乾燥器１０１と気水分離器１０２での箇所Ｂ（必要に応じて蒸気乾燥器及び気水分離器）へ貫通孔を設ける必要がある。ただし、貫通孔を設ける際には、予め薄い部材を選ぶ、又は、既に設けられている貫通孔を利用することで効率的に調査箇所まで到達できる。例えば、同一軸上に垂直に貫通孔を設ける場合には、厚い部材に貫通孔を設ける必要が生じる為効率ではない。そこで、図２では効率的に貫通孔を設けられる経路の一例を記載した。

図３及び図４に原子炉圧力容器１００内部へ調査装置を出し入れする際に利用する、アクセス経路確保のためのアクセス経路確保装置２１を示す。アクセス経路確保装置２１は貫通加工用機材６（例えばウォータジェット切断用ノズル、レーザ切断用ノズル）を先端部に内包したガイドパイプ７、及び貫通加工機材の付帯設備８（例えばウォータジェット切断装置本体、レーザ切断装置本体、）ガイドパイプ７を操作するためのガイドパイプ操作機構２２、及びガイドパイプ送り機構９を有する。

図４に示すようにガイドパイプ７を操作するためのガイドパイプ操作機構２２は、複数本のワイヤ１３のそれぞれのテンションを調整できるように、複数個のワイヤ調整機構２３を有している。ガイドパイプ７の周囲には、複数本のワイヤ１３がフック２４を通して設けられている。各ワイヤ１３の長さは予め決められた箇所でガイドパイプ７の動きを制御可能にできるように、異なる長さにして設けられている。さらに、ガイドパイプ７の周囲には、挿入の際、外部にワイヤ１３が引っかからないように、外筒カバー２５を備えている。外筒カバー２５は不要としても良い。

本実施例では図１に示したフローチャートに示す方法によって、ＲＰＶ内の調査作業を実施する。以下作業ステップ毎に説明をする。

ステップＳ１において貫通加工用機材６を先端部に内包したガイドパイプ７、及び貫通加工機材の付帯設備８、及びガイドパイプ送り機構９を原子炉建屋内に搬入し、据付を行う。図２はこれら設備をフロア１０上に設置した図である。

以下の説明では、図２の箇所Ｂの作業を代表として、図５以降に説明する。貫通加工用機材６としてはウォータジェット切断を用いた場合を説明する。なお、説明は省略するが基本的には箇所Ｃ、箇所Ｄ、及び箇所Ｅも同様の作業ステップである。

次に、ステップＳ２においてガイドパイプ送り機構９によりガイドパイプ７全体がＲＰＶ内へ送り込まれる。

図５に示すように、ガイドパイプ７の先端には貫通加工用機材６のほかに、固定治具１１にて固定されたカメラ１２が内包されており、このカメラ１２により送り込みの際にガイドパイプ先端部より先の状況確認を行う。またガイドパイプ７外側には、フロア１０にてテンションの調整が可能な複数本のワイヤ１３がガイドパイプ先端及び中間の位置からフロア１０に設けられたガイドパイプ操作機構２２にかけて取り付けられ、またガイドパイプ７には全長にわたり複数箇所の可変する節１４が設けられている。カメラ１２の機能と、ワイヤ１３のテンションを変えることによる節の機能により、ガイドパイプヘッドを任意の場所へ可動させることが可能となり、構造物１５上にガイドパイプ７先端を設置することが可能となる（図６）。

図７〜１４に、次のステップＳ３における、貫通加工用機材６による構造物の貫通作業を説明する。

まず、貫通加工を始める前の準備作業を説明する。高圧ホース２６へポンプにて昇圧した水を注入する。なお、高圧ホース２６とは別に研磨材を注入するための研磨材注入ホース２７を有しても良い。これは、ウォータジェット切断の切削効率を上げるため高圧水に研磨材を混合させる場合があり、その混合材を注入するためである。また、混合材を回収させるための回収装置（図示せず）へ接続され、かつ固定治具１１にて固定された回収ノズル１６がガイドパイプ７先端に取り付けられており、適宜混合材の回収を行なう。このほかに、ガイドパイプ７外側へ研磨材の飛散を防止するため、エア供給チューブにより任意に大きさが変えられる混合水飛散防止カバー１７がガイドパイプ７先端の外側に取り付けられている。エア供給により混合水飛散防止カバー１７を膨らまし、ウォータジェット切断装置、及び研磨材回収装置の起動を行う（図７）。

次に加工のためにウォータジェット切断装置を作動させる。高圧水と研磨材の混合水による切断効果で構造物１５に穴を開ける（図８）。ここで、このまま加工を進行し、構造物１５に貫通口を開け、次に貫通口を外側に広げる加工をしても問題ないが、貫通口を開けると切断側と反対側の空間１８に混合水が流出してしまうため、流出量を抑えたい場合は、構造物１５の厚みを考慮して穴あけ加工を途中で中断し、貫通部の残りの厚み１９を蓋の役割とし、穴を外側に拡大する手法も考えられる。以降はこの手法の説明を行う。

カメラ１２、ワイヤ１３、及び節１４の機能により図８で開けた穴を基準として同心円状に順次穴を開けていき、全体として穴を拡大していく（図９）。ガイドパイプ７に設けられた各ワイヤ７のテンションをワイヤ調整機構２３により調整することで、ガイドパイプ７の各節１４を利用してガイドパイプを目的とする場所へ移動し、カメラ１２でガイドパイプの位置を観察しながら、順次、穴の大きさを確認し、穴を拡大していく。更に同様の手順を続けガイドパイプ７全体が貫通口を通る大きさまで穴を拡大していく（図１０）。この際、混合水飛散防止カバー１７を膨らませていることにより最外周の穴開け加工の際にも、ガイドパイプ７外側へ混合水の飛散を防止することが可能となっている。

ガイドパイプ７全体が貫通口を通る大きさまで穴を拡大させたのち、再びカメラ１２、ワイヤ１３、及び節１４の機能により最初に穴を開けた位置に戻し（図１１）、蓋の役割をしていた構造物１５の貫通加工を行うため、貫通加工用機材６を降下させ、貫通加工を行う。その後は図９、図１０に示した手順と同様の方法にて貫通加工を行い（図１２、図１３）、ガイドパイプ７全体が貫通口を通る大きさまで貫通口を拡大した後、貫通加工用機材６を当初の位置に戻し、ウォータジェット切断装置、及び研磨材回収装置の停止を行い、エア供給を停止し混合水飛散防止カバー１７を収縮させる（図１４）。

次に、ステップＳ４においてガイドパイプ送り機構９により更にガイドパイプ７全体をＲＰＶ内へ送り込みを行う（図１５）。

次に、ステップＳ５においてステップＳ３とＳ４の手順を繰返しながら、ＲＰＶ内の調査位置（本実施例では箇所Ａ）までガイドパイプ７先端を送り込む（図１６）。この際に、ガイドパイプ７に設けられた各ワイヤ７のテンションをワイヤ調整機構２３により調整することで、ガイドパイプ７の各節１４を利用してガイドパイプを目的とする場所へ移動させながら穿孔作業が実施できる。

調査箇所となる目的の位置までの穿孔作業が終了したら、次に、ステップＳ６において、貫通加工用機材６、カメラ１２、回収ノズル１６、及び固定治具１１を取外し、フロア１０まで回収を行う（図１７）。なお、ガイドパイプは現状の位置に据付けたままとする。図示しないが、固定治具１１にはロック機構が設けられており、固定治具１１はロック機構によりガイドパイプ７の先端へ取り付けられている。ロック機構を解除することで、固定治具１１へ設けられた貫通加工用機材６、カメラ１２、回収ノズル１６は回収可能となる。ガイドパイプ７を回収せずに残しておくことで、この後の作業において、効率的に各種装置を調査箇所まで挿入することが出来る。

次に、ステップＳ７において、フロア１０上に設置されたガイドパイプ送り機構９、付帯設備８をガイドパイプ７から取外す（図１８）。最終的に形成された調査装置を挿入するための経路は図１８に示す通りである。

次に、ステップＳ８において、フロア１０上のガイドパイプ７の開口部から調査用機材２０をガイドパイプ７内へ挿入し、ガイドパイプ７のガイド機能にてＲＰＶ内部の開口部に出し、ＲＰＶ内の調査を行う（図１９）。

次に、ステップＳ９において、調査終了後にガイドパイプ７のガイド機能にて調査用機材２０の回収を行う（図２０）。ステップＳ８とＳ９を繰返すことにより、複数の調査用機材をＲＰＶ側への開口部に出せ、ＲＰＶ内の様々な調査をすることが可能となる。
このように調査の際に、ガイドパイプ７を用いることで、効率的に装置の出し入れが可能となり、従って、全体の作業効率も大幅に向上する。

次に、ステップＳ１０において、節１４の機能により、ガイドパイプ７のフロア１０上まで回収を行う（図２１）。

本実施例では、ガイドパイプ７を予めＲＰＶ内部にまで貫通させておくことで、万が一、原子炉施設の事故発生により、通常の調査、保全作業手順を実施することが困難な場合であっても、ＲＰＶ内部の調査、保全作業を効率的に行なうことが可能となる。

本発明の実施例２について、図面を用いて説明する。作業ステップは実施例１と同じであるため説明は省略する。

実施例２では、図２２に示す通り、密閉室２８及びフィルタ２９を備えている。これにより、ＲＰＶ内の放射性物質を外部に漏洩することなく作業が可能となる。また、図２３に示すように、ガイドパイプ７の移動にはワイヤではなく、油圧またエア調整機構３０、ダンパー３１及び調整機構３０とダンパー３１を接続する複数のホース３２によって構成しても良い。このような構成とすることで、ガイドパイプ７のより細かな制御が可能となる。

１・・・シールドプラグ
２・・・原子炉格納容器蓋
３・・・原子炉圧力容器蓋
４・・・原子炉ウェル
５・・・炉内機器
６・・・貫通加工用機材
７・・・ガイドパイプ
８・・・付帯設備
９・・・ガイドパイプ送り機構
１０・・・フロア
１１・・・固定治具
１２・・・カメラ
１３・・・ワイヤ
１４・・・節
１５・・・構造物
１６・・・回収ノズル
１７・・・混合水飛散防止カバー
１８・・・空間
１９・・・厚み
２０・・・調査用機材
２１・・・アクセス経路確保装置
２２・・・ガイドパイプ操作機構
２３・・・ワイヤ調整機構
２４・・・フック
２５・・・外筒カバー
２６・・・高圧ホース
２７・・・研磨材注入ホース
２８・・・密閉室
２９・・・フィルタ
３０・・・調整機構
３１・・・ダンパー
３２・・・ホース
１００・・・原子炉圧力容器
１０１・・・蒸気乾燥器
１０２・・・気水分離器

Claims

原子力プラントにおける原子炉圧力容器内部の調査方法において、
原子炉圧力容器内部へ至るまでの構造物に貫通加工を行うステップと、
前記貫通加工された構造物内にアクセス経路を確保するステップと、
前記アクセス経路を用いて機器を挿入するステップを有することを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査方法。
請求項１に記載の原子炉圧力容器内部の調査方法において、
前記アクセス経路の確保は、前記貫通加工の際に用いた外筒を利用することを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査方法。
請求項１に記載の原子炉圧力容器内部の調査方法において、
前記貫通加工を行うと同時に調査経路上にガイドパイプを施設することを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査方法。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の原子炉圧力容器内部の調査方法において、
前記貫通加工は、所定の深さまで穿孔し，前記所定の深さまで穿孔した孔の幅方向の大きさを拡げ，その後，前記孔が形成された構造物の残りの部材に貫通孔を設けることを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査方法。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の原子炉圧力容器内部の調査方法において、
前記アクセス経路を用いて機器を挿入するステップは、複数の調査機器を挿入及び取出しすることを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査方法。
原子力プラントにおける原子炉圧力容器内部の調査装置において、
複数の節を有するガイドパイプと、
前記ガイドパイプを操作する操作機構と、
前記ガイドパイプの先端に設けられた貫通加工用機器と、
前記ガイドパイプの先端に設けられたカメラを有することを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査装置。
請求項６における原子炉圧力容器内部の調査装置において、
前記操作機構は、前記ガイドパイプに設けられた複数のワイヤと，前記ワイヤを調整するワイヤ調整機構であることを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査装置。
請求項６における原子炉圧力容器内部の調査装置において、
前記操作機構は、前記ガイドパイプに設けられた複数のダンパーと，前記ダンパーを調整する調整機構であることを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査装置。
請求項６〜８のいずれか一項に記載の原子炉圧力容器内部の調査装置において、
前記貫通加工用機器はウォータジェット切断装置であって、前記ガイドパイプの先端外周には飛散防止カバーを設けたことを特徴とする原子炉圧力容器内部の調査装置。