JPH02201145A - 配管器具の内壁を探傷するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、開口端が着脱自在なシールプラグにより封
栓され、高圧流体を収容している配管器具の内壁を探傷
するための装置及び方法に関し、特に運転中の原子炉配
管器具の内壁を探傷するための装置及び方法に関するも
のである。

【従来の技術】

運転中の圧力管型原子炉、軽水炉、高速炉等の圧力管、
蒸気ドラム、圧力容器、配管等には高圧流体が収容され
ている。 従来、これ等の配管器具の健全性を確認するため、供用
期間中、原子炉の運転を停止して、超音波探１慧法によ
りその内壁を探傷検査することが行なわれていた。

【発明が解決しようとする課題】

原子炉運転中に高圧流体を収容しているこれ等の配管器
具は、保全管理上、検査間隔を短かくして繰返し探傷検
査を行なうことが望ましいが、そうすると検査の度毎に
原子炉の運転を停止するため、原子力発電等の稼動効率
が低下するという問題が生じる。 然るに原子炉運転中に高圧流体を収容している配管器具
の内部、特に高温（約２８０℃）、高圧（約７０ｋｇ　
／　ｃｄ　）の冷却水が流れている圧力管型原子炉の高
放射線ｊｌ（中性子東約ｌＯｔロ／Ｃシ’５ｅＣｓガン
マ−締約１０９＊／ｎ）　ノ圧力管の内部に超音波探触
子等の検査具を挿入してその内壁の探傷検査を行なおう
とすると、短時間のうちに検査具がｆｊ［［するという
問題が生じる。 従って、この発明は、高圧流体を収容している配管器具
であって、高圧流体を収容したまま探傷検査可能な開口
端が着脱自在なシールプラグにより封栓された配管器具
、特に既に説明した高温、高圧、高放射線量の冷却水が
流れているという過酷な条件下にある運転中の圧力管型
原子炉の圧力管の内壁を探傷することができる探傷装置
及び探傷方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段］ この発明においては、密閉可能な中空容器と、前記配管
器具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続
する接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続
具を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ
着脱手段と、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ
自体と共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有
し、内部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外
側に照射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射
ビームの反射信号を伝送して後端から出力する反射信号
伝送媒体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒と
、この中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内部
に出し入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中空
筒の後端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻射
ビームを入射する輻射ビーム照射源及び伝送された前記
反射信号を検出する反射信号検出手段とを具備する探傷
装置を使用して、開口端が着脱自在なシールプラグによ
り封栓され、高圧流体を収容している配管器具の開口端
と該装置の中空容器とを接続具で密に接続する工程をＨ
し、この工程に前後して該中空容器に非反応性の液体又
は高圧気体を密閉し、次いでシールプラグ着脱手段によ
り前記開口端からシールプラグを取外した後に中空筒挿
入手段により前記接続具を貫通して前記配管器具の内部
に中空筒を挿入し、然る後、輻射ビーム照射源により前
記配管器具の内壁に輻射ビームを、照射し、てこのビー
ムの反射信号を反射信号伝送媒体により伝送し、反射信
号検出手段により検出してこの検出信号の変化から前記
配管器具の内壁を探傷することにより上記目的を達成し
たものである。 例えば上記配管器具が、既に説明した冷却水が流れてい
る運転中の冷却管型原子炉の冷却管である場合には、窓
及び中空筒並びに照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送
媒体が約２８０℃以上の高温、約７０ｋｇ　／　ｃｄ　
０以上の高圧及び中性子東約１０■４ｎ　／　ｃｄ　・
ｓｅｅ　、ガンマ−締約１０９Ｒ／Ｈ以上の高放射線量
に耐え得る材質から成る前記装置が使用される。更に圧
力管の開放端とこの探傷装置の中空容器とを接続具で密
に接続する工程に前後して、この中空容器に冷却水と非
反応性の液体又は冷却水と非反応性であって、かつ、約
７０ｋｇ　／　ｄ　０以上と、冷却水に優るとも劣らな
い高圧の気体が密閉されるが、冷水、即ち常温の水を密
閉することが好ましい。 照射ビーム伝送媒体としては、中空筒内の所定位置に配
置される反射鏡、光ファイバー等が使用できる。 反射信号伝送媒体は、伝送される反射信号の性質に応じ
て異なり、例えば輻射ビームの表面反射信号を目視によ
り検出する場合にはレーザカメラが使用され、表面反射
信号、輻射ビームの反射信号から配管器具の内壁による
例えば吸収や発光を検出するいずれの場合も多くは中空
筒の窓に近接してその内部に配置される反射鏡から成る
。 また、反射信号検出手段も検出される検出信号の性質に
応じて、種々のセンサ及びこれに接続されるカラーＣＲ
Ｔ、オシロスコープ等、様々な表示器や記録計が使用さ
れ、またセンサとこれ等表示器や記録計との間に検出信
号からノイズを演算除去するなどのためマイクロコンピ
ュータユニットを接続しても良い。 例えば、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体が互
いに中空筒内の異なる位置に配置された反射鏡であり、
輻射ビーム照射源に加熱パルスレーザ発振器を含み、更
に連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源を該検
出用ビームが照射ビームに近接して照射される位置の後
端に気密に接続した探傷装置を使用して、中空筒の後端
から軸方向に伝幡する加熱パルスレーザビーム及び連続
光レーザビームを一方の反射鏡で反射して窓を通して配
管器具の内壁にそれぞれ照射し、該内壁の加熱パルスレ
ーザ照射位置が急激に加熱されて生じる超音波が傷位置
で反ｎ＝１することにより生じる振動を連続光レーザビ
ームの反射強度変化として他方の反射鏡で反射して伝送
することもできる。 【作　用】 この発明によれば、密閉可能な中空容器と、前記配管器
具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続す
る接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続具
を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ着
脱手段とを探傷装置に具備し、開口端が着脱自在なシー
ルプラグにより封栓され、高圧流体を収容している配管
器具の開口端とこの中空容器とを接続具で密に接続する
工程に前後して該中空容器に非反応性の液体又は高圧気
体を密閉し、次いでシールプラグ着脱手段により前記開
口端からシールプラグを取外すのでシールプラグを取外
す時の配管器具に収容されている高圧流体の開口端から
の流出が中空容器に密閉された非反応性の液体又は高圧
気体により遮断される。 また、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ自体と
共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有し、内
部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外側に照
射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射ビーム
の反射信号を伝送して後端から出力する反射信号伝送媒
体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒と、この
中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内部に出し
入れ可能に挿入する中空筒挿入１段と、前記中空筒の後
端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻射ビーム
を入射する輻射ビーム照ｑ＝を源及び前記反射信号を検
出する反射信号検出手段とを具備し、輻射ビーム照射源
及び反射信号検出手段が中空容器内部に配設された中空
筒と気密に接続されているので、中空容器に非反応性の
液体又は高圧気体を密閉した後にも中空筒内部及び輻射
ビーム照射旭及び反射信号検出手段に非反応性の液体や
高圧気体が侵入することはない。更に上記工程で配管器
具内の高圧流体の開口端からの流出が中空容器に密閉さ
れた非反応性の液体又は高圧気体により遮断されている
ので輻射ビーム照η・１源及び反射１ｇ号検出手段が配
管器具内の影響を受けることもない。 また、中空筒の先端が密閉され、中空筒及びその側面に
設けられた窓が高圧流体に耐え１する材質により構成さ
れているので、中空筒１１１人手段により接続具を貫通
して高圧流体を°収容（７ている配管器具の内部に中空
筒を挿入しても中空筒内部の照射ビーム伝送媒体及び反
射信号伝送媒体は中空筒及びその側面に設けられた窓に
よって高圧流体から隔離されている。但し、１債圧流体
が高温である場合には、この熱が中空筒内部の照射ビー
ム伝送媒体及び反射信号伝送媒体に伝達されて昇温する
ので、１１α射ビ一ム伝送媒体及び反射信号伝送媒体は
中空筒及びその側面に設けられた窓と共に更に耐熱性と
される。 この様にして配管器具の内部に中空筒を挿入した後に輻
射ビーム照射源により輻射ビームを中空筒内部に後端か
ら入射すると、輻射ビームが照射ビーム伝送媒体を通っ
て中空筒側面の窓から配管器具の内壁に照射される。す
ると配管器具の内部に反射信号が発生し、この反射信号
を反射信号伝送媒体を通して伝送し、反射信号検出手段
により検出してこの検出信号の変化から配管器具の内壁
が探傷される。

【実施例１ 以下に実施例を示し、更にこの発明を具体的に説明する
。 炉心において圧力管が２２４本縦に配列されている圧力
管型原子炉のそれぞれの圧力管１は、高放射線量（中性
子東約１０１４ｎ　／　ｃｊ−ｓｅｅ　、ガンマ−締約
１０９１／Ｈ）環境下にあり、通常、原子炉運転中、第
２図に示すように、内部に燃ｔ、’ｌ　２及び放射線遮
蔽プラグ３が収納され、底部開口端が着脱自在なシール
プラグ４により密閉され、側部に接続された配管５から
高温（約２８０℃）、高圧（約７０ｋｇ　／　ｃＪ　Ｇ
　）の冷却水が流入し、燃料１を冷却して頂部に接続さ
れた配管６から流出している。 この様な圧力管１の内壁を探傷する場合には、まず、燃
料交換機を用いて、圧力管１から燃ｔ４２及び放射線遮
蔽プラグ３を抜き出し、再びシールプラグ４で底部開口
端を密閉して圧力管１を第３図に示す状態にする。 この第３図に示す底部開口端がシールプラグ４により密
閉され、前記冷却水が流れている圧力管１を探傷するた
めの装置を第１図に示す。 この装置は、装置本体７と装置本体７をそれぞれの圧力
管１の直下に移動するための台車８により構成されてい
る。 この装置本体７は中空部が冷水（常温の水）により水密
に保たれた中空容器９を具備し、この「］１空容器９の
頂部に上向きに進退自在に接続され、圧力管１の開口底
端部の外周面に密に嵌着し得る例えばチタン合金や耐熱
ゴム材料等でできた内周面を有し、水圧、空気圧、油圧
等を（り用した図示していない進退移動手段により圧力
管１の開口底端部に着脱し得る接続具１．０が配設され
ている。 また、中空容器９の内部の片側には、水圧、空気圧、油
圧等を利用した図示していない進退移動手段により水平
方向及び上下方向に進退して、その頂部を中空容器９の
内から接続具１０を８通してシールプラグ４と当接し、
例えばこの■Ｊ１部どシールプラグ４の底部に螺合する
雌雄のネジピッチが形成され、回転手段等によりシール
プラグ４と着脱ｉ′ｉＩ能なシールプラグ着脱機１１が
配設されている。 他ノｊ、中空容器９の内部のもう一方の片側には、接続
具１０の直下に水平に配置された昇降台をチェーン方式
、ネジ方式、シリンダ一方式等により昇降自在に支持す
る昇降機１２が配設されている。また、この昇降台上に
は加熱パルスレーザ発振器を含む加熱パルスビーム照射
源１３及び連続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射
源！４、並びに検出用ビームセンサ１５が固定され、更
にこれ等の上方に先端が密閉され、先端部近くの側面に
それ自体と共に高放射線量（中性子束約１０　　ｎ／ｃ
ｄａｓｅｃ、ガンマ−締約１０９Ｒ／Ｈ）の圧力管１中
を流れる高温（約２８０℃）、高圧（約７０ｋｇ　／　
ｃｄ　Ｇ　）の冷却水に耐え得る材質から成る窓１６を
有する中空筒■７がその密閉された先端を上向きにして
垂直に、且つ、上方の接続具を貫通可能な配置位置に固
定されており、この場合の加熱パルスビーム照々’ｆ　
Ｊｆｆ　１　ｇの加熱パルスレーザ発振器には、例えば
、半導体レーザ、イツトリウム−アルミニウムーガーネ
ットレーザ、炭酸ガスレーザ、ガラスレーザ等のレーザ
発振器が使用され、検出用ビーム照射源１４の連続光レ
ーザ発振器には、例えばヘリウム　ネオンレーザ、アル
ゴンレーザ、クリプトンレーザ等のレーザ発振器が使用
される。 更に中空筒Ｉ７の内部には高温（約２８０’Ｃ）に耐え
得る材質から成る反射鏡１８．１９が配設され、中空筒
１７の後端から加熱パルスビーム照射源Ｌ３からの加熱
パルスビームを入射すると共にこの加熱パルスビームに
近接する検出用ビーム照射源１４から検出用ビームを入
射して反射＃１１１９で反射し、窓１Ｇを通して中空筒
１７の外側に照射し、且つ、検出用ビームの反射ビーム
が窓１６を通って反射鏡１９で反射し、中空筒■γの後
端に位置する検出用ビームセンサ１５に照射される様に
なっており、この場りの窓１６には、例えば石英ガラス
が使用され、筒１７には金属材料、反射鏡１８゜１９に
はそれぞれ例えば金属膜により反射面を形成した石英ガ
ラスや表面研摩した金属材料が使用される。 また、中空筒１７の中空部には空気、窒素等の乾燥気体
が封入され、中空筒１７の後端部の外周面に密着し、加
熱パルスビーム照射源１３、検出用ビーム照射源１４及
び検出用ビームセンサＩ５を覆う防水性の囲いにより気
密に保たれ、検出用ビームセンサ１５は中空容器９の外
部のオシロスコープ２０に電気的に接続され、検出用ビ
ームセンサ１５で検出された検出信号がオシロスコープ
２０の画面で検出し得るようになっている。 以上の構成の探傷装置を用いて、第３図に示す底部開口
端がシールプラグ４により密閉され、冷却水が流れてい
る圧力管１の探傷は次の様になされる。 まず、台車８により装置本体７を移動し、第３図に示す
圧力管１の底部開口端の直下に接続具１０を位置合せし
、この接続具ＩＯにより圧力管１の底部開口端と中空容
器９とを密に接続した後、第４図に示すようにシールプ
ラグ着脱機１■を操作して圧力管１からシールプラグ４
を取外し、シールプラグ４を中空容器９の内部に収納す
る。中空容器９の内部は冷水で液密となっており、シー
ルプラグ４を取外す際に中空容器９の内部への圧力管１
内部の冷却水の流れ込みはほとんど無く、かつ、中空容
器９に満たされた冷水の熱伝達率が非常に小さいので高
温（約２８０℃）冷却水からの熱伝達が効果的に遮蔽さ
れ、シールプラグ４取外し前後の中空容器９の内部はほ
とんど変らない状態となっている。 次いで昇降機１２を操作して中空筒１７を上昇移動し、
接続具１０を貫通して第５図に示すように中空筒を冷却
水の流れる圧力管１の内部に挿入し、然る後、加熱パル
スビーム照射源１３、検出用ビーム照射源Ｉ４及び検出
用ビームセンサ１５を作動させる。 すると第６図の■に示す様に加熱パルスビーム照射源１
３の加熱パルスレーザビームが中空筒１７の後端から内
部に入射して反射鏡１８で反射し、窓１６を通って冷却
水の流れている圧力管１の内壁に照射される。この加熱
パルスレーザビームにより照射された圧力管１の内壁部
分は急激に発熱して熱膨張し、この内壁部分に超音波が
発生して圧力管１の表面及び内部に伝播する。圧力管１
．の表面及び内部に傷があると、この傷の所で超音波が
反射し、圧力管１を僅かに振動させることとなる。この
圧力管１の反射振動は超ｔη波発生源、即ち、圧力管１
内壁の加熱パルスレーザビーム照射部分に傷が近接して
いる程顕著に起る。この圧力管１の反射振動は、第５図
の■、即ち、圧力管１内の加熱パルスレーザビーム照射
部に近接した位置に入射する検出用ビーム照射源１４か
らの連続光レーザビームにより、反射振動の大きさに応
じた強度の反射光ビームに変換され、この反射光ビーム
が窓１６を通って反射鏡１９で反射して中空筒１７の後
端にある検出用ビームセンサ１５に照射される。この反
射光ビームは検出用ビームセンサ１５により充電変換さ
れ、検出用ビームセンサ１５に接続されたオシロスコー
プ２０の画面で検出される。圧力管１に傷がある場合に
は、圧力管１の加熱パルスレーザビームの照射による振
動から例えばマイクロ秒程度の時間差で後続する反射振
動に対応する検出ピークがオシロスコープの画面に検出
されることとなる。 この様にして探傷検査が終了した後は逆の手順で圧力管
１に燃料２及び放ｎＪ線遮蔽プラグを収納して再びシー
ルプラグ４で封栓した第２図の圧力管に復旧する。 以上にこの発明の探傷装置及び探傷方法の一例を示した
が、上記実施例の探傷装置において中空筒１７に回転手
段を付設し、中空筒１７を円周方向に回転することによ
り圧力管１の内壁を一周する位置における探傷が行なえ
る様にしてもよいことは勿論のこと、探傷を行なう配管
器具の種類に応じて、例えば軽水炉の圧力容器等、一つ
のプラントに一つしかないような原子炉配管器具の場合
には、台車を設けずに固定式とすることができるなど、
この発明の探傷装置及び探傷方法は様々な変形が可能で
ある。 【発明の効果】 以上、この発明によれば、配管器具の探傷のため、その
開口端からシールプラグを取外す際、あるいは取外され
た後にも配管器具内の高圧流体の流出が中空容器内に密
閉された非反応性の液体又は高圧気体により防止される
ので、配管器具内に高圧流体を収容したまま配管器具の
内壁を探傷することができる。従って、原子炉の運転を
停止することなく原子炉配管器具の内壁を探傷すること
ができ、原子炉の安全性を損うことなく原子力発電等の
稼動効率の向上につながる原子炉の長期間連続運転が可
能となるばかりか、原子炉を運転しながら短期間隔の探
傷検査を行なうことにより原子炉配管器具の初期段階の
軽微な異常も発見でき、このため早期異常対策が可能と
なり、この発明の方法及び装置はより一層の原子炉の安
全性の向上に役立つものである。 加えて、この発明の探傷装置は、配管器具に収容されて
いる高圧流体中に挿入される検査具部分が高圧流体及び
高圧流体から伝導してくる熱等に対して堅牢な祠質から
成り、その他の検査器具部分がこの高圧流体から常に隔
離され、非反応性の液体又は非反応性の高圧気体雰囲気
中で密閉されているので高圧流体から伝導してくる熱等
が遮蔽され、特に、この非反応性の液体又は高圧気体に
冷水を使用した場合には、水の熱伝達率は非常に小さく
、高圧流体が高温であってもより一層効果的に高圧流体
から伝導してくる熱が遮蔽され、通常の室内等で使用さ
れる探傷装置と同様長期間安定して使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の探傷装置の一例を示す概略説明図
、 第２図は、運転中の圧力管型原子炉の圧力管を示す概略
断面図、 第３図は、探傷検査前の圧力管型原子炉の圧力管を示す
概略断面図、 第４図及び第５図は、第１図の探傷装置を用いた第３図
の圧力管の探傷方法を説明するための図面、 第６図は、第５図の一部拡大図である。 １・・・υニカ管、４・・・シールプラグ、７・・・装
置本体、９・・中空８器、ＩＯ・・・接続具、ＩＩ・・
・シールプラグ着脱機、１２・・・昇降機、１３・・加
熱パルスビーム照射源、ｊ４・・・検出用ビーム照射源
、１５・・検出用ビームセンサ、１８・窓、１７・・・
中空筒、ｔｇ、　１９・・・反ｑ・ｉｆｆ、２０・・・
オシロスコープ。 １・　Ｊｌ、ツノ管 Ｘｌ　　シールプラグ ７　　皆２１′本ｒ本 Ｃ）　中１′；Ｃ容器 １０・接続！１゜ １１−シ＝ルブ・′ングｉ’ｄ民１還 １２−　シ／１仔（＾ ３・・力１■バｌレスヒフ−７４Ｈ，ＨＢｑ、１源４・
検出用ビー）、ｊｊ４ｊ射源 ５・・−検出用ビームセン＋１ ＜−ｒ・・窓 ７・・沖？：２峙 （ル・反ｑｔｊａ ２０・・・オシ１７ス＝）−１ 第２　ｃ″ｌ に４ 第３図 竺 図 竺６ 図 冷却水

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開口端が着脱自在なシールプラグにより封栓され、
   高圧流体を収容している配管器具の内壁を探傷するため
   の探傷装置であって、密閉可能な中空容器と、前記配管
   器具の開口端とこの中空容器とを取外し自在に密に接続
   する接続具と、前記中空容器内部に配設され、前記接続
   具を貫通して前記シールプラグを着脱するシールプラグ
   着脱手段と、先端が密閉され、該先端近くの側面にそれ
   自体と共に前記高圧流体に耐え得る材質から成る窓を有
   し、内部に後端から入射した輻射ビームを前記窓から外
   側に照射する経路を成す照射ビーム伝送媒体及び該照射
   ビームの反射信号を伝送して後端から出力する反射信号
   伝送媒体を含む前記中空容器内部に配設された中空筒と
   、この中空筒を前記接続具を貫通して前記配管器具内部
   に出し入れ可能に挿入する中空筒挿入手段と、前記中空
   筒の後端に気密に接続され、この後端の所定位置に輻射
   ビームを入射する輻射ビーム照射源及び伝送された前記
   反射信号を検出する反射信号検出手段とを具備すること
   を特徴とする探傷装置。 ２、請求項１記載の装置を使用し、開口端が着脱自在な
   シールプラグにより封栓され、高圧流体を収容している
   配管器具の開口端と該装置の中空容器とを接続具で密に
   接続する工程を有し、この工程に前後して該中空容器に
   非反応性の液体又は高圧気体を密閉し、次いでシールプ
   ラグ着脱手段により前記開口端からシールプラグを取外
   した後に中空筒挿入手段により前記接続具を貫通して前
   記配管器具の内部に中空筒を挿入し、然る後、輻射ビー
   ム照射源により前記配管器具の内壁に輻射ビームを照射
   してこのビームの反射信号を反射信号伝送媒体により伝
   送し、反射信号検出手段により検出してこの検出信号の
   変化から前記配管器具の内壁を探傷することを特徴とす
   る探傷方法。 ３、窓及び中空筒が耐熱、耐圧、耐放射線量性の材質か
   ら成り、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体が耐
   熱性の材質から成る請求項１記載の装置を使用して、中
   空容器に密閉する非反応性の液体又は高圧気体が冷水で
   ある請求項２の方法により冷却水が流れている運転中の
   圧力管型原子炉の圧力管の内壁を探傷する方法。 ４、照射ビーム伝送媒体及び反射信号伝送媒体が互いに
   中空筒内の異なる位置に配置された反射鏡であり、輻射
   ビーム照射源に加熱パルスレーザ発振器を含み、更に連
   続光レーザ発振器を含む検出用ビーム照射源を該検出用
   ビームが照射ビームに近接して照射される位置の後端に
   気密に接続した請求項１記載の装置を使用して、中空筒
   の後端から軸方向に伝播する加熱パルスレーザビーム及
   び連続光レーザビームを一方の反射鏡で反射して窓を通
   して配管器具の内壁にそれぞれ照射し、該内壁の加熱パ
   ルスレーザ照射位置が急激に加熱されて生じる超音波が
   傷位置で反射することにより生じる振動を連続光レーザ
   ビームの反射強度変化として他方の反射鏡で反射して伝
   送する請求項２又は３記載の方法。