JPH0820546B2 - 原子炉内検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の検査を
行う原子炉内検査装置に係り、特に原子炉圧力容器内の
各種機器の着脱を要するとなく検査を行うことが可能な
ものに関する。

（従来の技術） 第12図乃至第14図を参照して従来例を説明する。第12
図は沸騰水型原子炉（以下BWRという）の概略構成を示
す断面図で、図中符号１は原子炉圧力容器である。原子
炉圧力容器１内には冷却材２及び炉心３を支持する炉心
支持構造物４が収容されている。上記炉心３は複数の燃
料集合体及び制御棒等から構成されている。図中符号4a
はシュラウドヘッドである。上記制御棒は制御棒駆動機
構５によって炉心３内への挿入度が調節され、それによ
って炉心出力の制御がなされる。

冷却材２は炉心３を上方に向って流通し、その際炉心
３の核反応熱により昇温する。昇温した冷却材２は水と
蒸気との二相流状態となり、炉心３の上方に設置された
気水分離器６内に導入される。この気水分離器６内にて
分離された蒸気はその上方に設置された蒸気乾燥器７内
に導入されて乾燥蒸気となる。この乾燥蒸気は前記原子
炉圧力容器１に接続された主蒸気配管８を介して図示し
ないタービン系に移送されて発電に供される。仕事をな
した蒸気は図示しない復水器内に導入されて凝縮・液化
されて復水となる。この復水は復水浄化系（図示せず）
を介して再度原子炉圧力容器１内に戻される。一方、前
記分離された水はダウンカマ部を流下して上記給水と混
合した状態で再度炉心３の下方に供給される。以下同様
のサイクルを繰返す。

ところで、上記炉心支持構造物４は第13図に示すよう
な構成となっている。図中符号21は上部格子板であり、
この上部格子板21により燃料集合体の上部の位置決めを
なす。一方上記上部格子板21の下方には炉心支持板22が
配置され、この炉心支持板22により燃料集合体の下部の
位置決めをなす。これら上部格子板21及び炉心支持板22
は炉心シュラウド23内に収容されている。

上記炉心シュラウド23は第14図に示すように、下部胴
24、中間胴25、及び上部胴25とから構成されている。
又、図中符号26は縦方向溶接部であり、又符号27は周方
向溶接部である。また上記下部胴24は中間胴25より小径
であり、又中間胴25は上部胴26より小径となっている。

上記構成において、長年の運転により上記縦方向溶接
部27及び周方向溶接部28、及びこれら溶接部近傍に応力
腐蝕割れ（以下SCCという）が発生する恐れがある。か
かるSCCが発生した状態で運転を継続していくと、SCCに
よる亀裂が進展して、炉心シュラウド23が損傷すること
も予想される。炉心シュラウド23が損傷した場合には、
前記上部格子板21及び炉心支持板22による燃料集合体の
支持機能が低下して原子炉の運転に支障を来たす恐れが
あるとともに、二次災害を誘発することも予想される。
このような点を考慮すると、炉心シュラウド23はもとよ
り炉心部に位置する各種機器の点検作業は極めて重要な
意味をもつものである。

ところで、原子炉圧力容器１内に配置された各種機器
は、高い放射線線量下にあり、よって作業員が該機器に
直接接近して検査を施すことは不可能であり、原子炉圧
力容器１の上方から検査機器を吊下して行う必要があ
る。

例えば炉心シュラウド23の炉心部内面を検査する場合
あるが、この場合には原子炉圧力容器１の上方から先端
に検査機器を取付けた長尺のポールを挿入して行う。そ
の際前述したように炉心３の上部には上部格子板21があ
り、この上部格子板21と上記ポールとの干渉が懸念され
る。よって良好な作業性を確保するためには、上部格子
板21を取外す必要がある。この上部格子板21の取外し
は、全ての燃料集合体及び制御棒の取外しを意味し、そ
の着脱作業に困難を要することはもとより、作業に長時
間を要してしまう。さらに、取外した後再度取付ける場
合には芯出し等の問題も発生し、仮に正確な芯出しを行
わない場合には、制御棒の挿入特性を損うことも予想さ
れる。これらの点を考慮すると、上部格子板21の取外し
は極力避けるべきである。

上部格子板21を取外すことなく前記ポールを使用して
炉内に検査を施す場合には、ポールの下端に旋回機構を
設置する必要がある。かかる旋回機構を設置した場合に
は、炉心３の中央に回転支点となる長尺ポールを取付
け、該ポールを使用して上記先端に検査機器を備えたポ
ールを旋回させて行う。したがってこの場合には上部格
子板21を取外さなくとも、全ての燃料集合体及び制御棒
を取外す必要があり、作業に困難を要することはもとよ
り、取外した機器の保管が問題となり、さらにポールの
旋回及び上下動を常時監視する必要があり、作業性が悪
いという問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の構成にあっては、検査作業が困難で
あるとともに、作業にも長時間を要してしまうという問
題があり、本発明はこの様な点に基づいてなされたもの
でその目的とするところは、炉内検査作業を容易とし、
かつ作業に要する時間を短縮させて、プラントの稼働率
を向上させることが可能な原子炉内検査装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明による原子炉内検査装置は、原子炉
圧力容器内であって炉心の上方に配置され燃料集合体の
上端部を支持する上部格子板の格子により支持される上
部支持機構と、上記原子炉圧力容器内であって炉心の下
方に配置され燃料集合体の下端部を支持する炉心支持板
に支持される下部支持機構と、上記上部支持機構及び下
部支持機構とを接続する接続機構と、この接続機構に沿
って昇降するとともに回転可能な移動機構と、この移動
機構に取付けられ鉛直方向に旋回可能であるとともに伸
縮自在で先端に検査機構を備えたアーム機構とを具備し
たことを特徴とするものである。

（作用） つまり、上部格子板により支持される上部支持機構
と、炉心支持板により支持される下部支持機構と、これ
ら上部支持機構及び下部支持機構とを接続する接続機構
と、この接続機構に昇降可能に取付けられた移動機構
と、この移動機構に取付けられ先端に検査機構を備える
とともに鉛直方向に旋回可能でかつ伸縮自在なアーム機
構とから構成されている。

そして、検査を施す場合には、炉心から検査作業に支
障を施すと予想される場所の燃料集合体のみを取外し、
その他の機器はそのままの状態とする。そして検査装置
を原子炉圧力容器の上方から挿入し、上部格子板の任意
の格子を介して炉心内に挿入する。検査装置は、上部支
持機構及び下部支持機構を介して上部格子板及び炉心支
持板に支持された状態となり、あとは移動機構を接続機
構を介して移動させるとともにアーム機構の先端に取付
けられた検査機構により必要な検査を施すものである。

（実施例） 以下第１図乃至第11図を参照して本発明の一実施例を
説明する。尚、従来と同一部分には同一符号を付して示
しその説明は省略する。第１図は本実施例による原子炉
内検査装置の構成を示す斜視図であり、図中符号101は
上部支持機構である。この上部支持機構101は、上部格
子板21の格子21a内に上方から嵌合して支持されてい
る。一方炉心支持板22の燃料支持金具22aには下部支持
機構102が支持されており、この下部支持機構102と上記
上部支持機構101との間には接続機構103が配設されてい
る。この接続機構103は上記上部支持機構101及び下部支
持機構102との間に配設された一対のガイドポール104及
び105と、これら一対のガイドポール104及び105の間に
配設されたボールねじ106とから構成されている。上記
接続機構103には移動機構107が図中矢印ａで示すように
昇降可能でかつ矢印ｂで示す方向に回転可能に取付けら
れており、この移動機構107は上記ボールねじ106の回転
により昇降する。上記移動機構107にはアーム機構108が
取付けられており、このアーム機構108の先端には検査
機構109が取付けられている。上記アーム機構108は図中
矢印ｃで示す方向に伸縮するとともに、矢印ｄで示す方
向に旋回可能である。以上が原子炉内検査装置の概略構
成であり、以下上記上部支持機構101の構成から順次詳
細に説明する。

第２図は上部支持機構101を一部切欠いて示す斜視図
であり、図中符号111は上部格子板21の格子21aと略同様
の形状寸法を有するケースである。このケース111が上
部格子板21の格子21aに上方から嵌合する。上記ケース1
11内には旋回ギヤ112が配置され、この旋回ギヤ112には
別のギヤ113が歯合しており、このギヤ113は旋回モータ
114の回転軸114aに固着されている。また上記旋回ギヤ1
12にはさらに別のギヤ115が歯合しており、このギヤ115
は回転計116の回転軸116aに固着されている。上記旋回
ギヤ112の下方には第３図にも示すようにアダプタ117が
固着され、このアダプタ117に前記一対のガイドポール1
04及び105が固着されている。又上記アダプタ117と上記
ケース111との間にはベアリング118が配置されている。
よって上記旋回モータ114を駆動することによりギヤ11
3、旋回ギヤ112を介してアダプタ117が所望の方向に回
転し、それによって前記移動機構107及びアーム機構108
を任意の方向に指向させる。尚、図中符号119は上記ガ
イドポール104及び105をアダプタ117に固定しているナ
ットである。一方上記旋回ギヤ112の上方には昇降モー
タ120が配置され、この昇降モータ120の回転軸120aには
前記ボールねじ106が固着されている。この昇降モータ1
20を駆動することにより上記ボールねじ116を回転さ
せ、それによって上記移動機構107を昇降させる。

次に第４図及び第５図を参照して移動機構107の構成
を説明する。図中符号121は上記上部支持機構101のケー
ス111より若干小さめのケースであり、このケース121に
は上記一対のガイドポール104及び105、ボールねじ106
が貫通する貫通穴122、123、及び124が夫々形成されて
いる。上記貫通穴122及び123には滑り管125及び126が夫
々装着されている。一方上記貫通穴124の下方にはボー
ルねじナット127が配置され、このボールナット127は上
記ケース121の内面側に図示しないボルト等により固定
されている。このボールナット127に上記ボールねじ106
が螺合している。よってボールねじ106が所望の方向に
回転することにより上記ボールナット127を介してケー
ス121が昇降する。上記ケース121内に水圧シリンダ機構
128が収容配置されており、この水圧シリンダ機構128に
より前記アーム機構108の旋回をなす。また上記ケース1
21の一側部には凹所129が形成され、この凹所129に前記
アーム機構108が取付けられている。又上記凹所129を挟
んでその両側には夫々水中ライト130及び131が夫々配置
されている。

次に第６図を参照して前記アーム機構108の構成を説
明する。先ず上記シリンダ機構128によるアーム機構108
の旋回であるが、これは図にも示すように、アーム機構
108の基端部にレバー132が取付けられ、このレバー132
にシリンダ機構128のピストンに連結されている軸128a
が連結されている。よってシリンダ機構128により上記
軸128aを引けば、図中二点鎖線で示すようにレバー132
を介してアーム機構108が下方に向って旋回する。この
状態では上面からの投影面積が上部支持機構101のケー
ス111より小さくなり、よって上部格子板21の格子21aの
通過は容易になされる。それとは逆にシリンダ機構128
により軸128aを突出させれば、上記レバー132を介して
アーム機構108が図中実線で示す位置まで旋回する。こ
のように、検査装置を炉心内に挿入する場合にはアーム
機構108を図中二点鎖線で示す位置まで旋回させてお
き、それによって上部格子板21との干渉を防止する。一
方炉内検査を行う場合にはアーム機構108を図中実線で
示す位置まで旋回させておく。

次に第７図を参照してアーム機構108の構成をさらに
詳細に説明する。まずアーム機構108は主アーム141、及
びこの主アーム141にその一端を支持され主アーム141内
から出没可能な伸縮アーム142、この伸縮アーム142の先
端に取付けられたスプリングボックス143、このスプリ
ングボックス143の先端に固着された前記検査装置109と
から構成されている。上記主アーム141の基端部内部に
は駆動モータ144が配置され、この駆動モータ144の回転
軸144aにはギヤ145が固着されている。このギヤ145には
別のギヤ146が歯合しており、このギヤ146にはボールね
じ147が固着されている。このボールねじ147は主アーム
141内を軸方向に延長配置されている。上記ボールねじ1
47にはボールナット148が螺合しており、このボールナ
ット148は主アーム141内のフランジ部141aに固定されて
いる。一方ホールねじ147には別のボールナット149が螺
合しており、このボールナット149は前記伸縮アーム142
の基端部に固定されている。したがって上記駆動モータ
144を駆動することにより上記ギヤ145及び146を介して
ボールねじ147が回転し、このボールねじ147の回転によ
り上記ボールナット149を介して伸縮アーム142が主アー
ム141内から出没する。尚、伸縮アーム142の突出量は伸
縮アーム142の端部に形成されたフランジ142aが主アー
ム141の先端部に形成されたフランジ141bに係合するこ
とにより規制されている。上記スプリングボックス143
内にはスプリング150が収容されており、一方上記スプ
リングボックス143内には伸縮アーム142から突設された
作用部151が収容されている。つまり上記スプリング150
によりある程度の自由度が確保された構成となってい
る。又、上記伸縮アーム142の先端には近接センサ192が
取付けられており、この近接センサ192によりスプリン
グボックス143との距離を測定する。この近接センサ192
の測定結果に基づいて上記駆動モータ144を所望の方向
に回転させ、それによって伸縮アーム142の伸縮をな
す。それによって第８図に示すように検査装置と検査対
象物との距離が変化した場合に対応するものである。
尚、上記スプリングボックス143内の構成及び検査装置1
09の取付構造については後述する。

次に第９図を参照して下部支持機構102の構成を説明
する。図中符号61は円板状をなす基板であり、この基板
61の中心部には前記ボールねじ106がナット161を介して
回転可能に支持されている。又前記一対のガイドポール
104及び105は上記基板161に装着された回転リング163及
び164に固定されている。上記回転リング163及び164と
基板161との間にはベアリング165が配置されている。又
上記基板161の下面側には４つのガイド166が突設されて
おり、これら４つのガイド166が前記燃料支持金具22aの
凹部22bに嵌合する。

次に第10図及び第11図を参照して前記スプリングボッ
クス143内の構成、及び検査装置109の取付け構造につい
て詳細に説明する。上記スプリングボックス143内のス
プリング150の検査装置109側には一対の仕切板171及び1
72により室173が形成されており、この室173内には回転
板175が収容されている。この回転板175からは軸176が
突設され、この軸176は上記室173内に挿入されている。
上記軸176と仕切板171及び172の貫通部との間にはオイ
ルシール177が装着されており、又軸176は上記一対の仕
切板171及び172により回転可能に軸支されている。上記
軸176には形状記憶合金からなるスプリング178の一端が
取付けられており、このスプリング178の他端は上記ス
プリングボックス143の内面に固着されている。このス
プリング178にはケーブル179を介して適宜通電可能とな
っており、通電することにより上記形状記憶効果を発揮
させてスプリング178の弾性力を調節するものである。
一方上記軸176には別のスプリング180の一端が固着さ
れ、このスプリング180の他端はスプリングボックス143
の内面に固着されている。上記スプリング178を通電し
てその形状記憶効果を発揮させることによりその弾性力
を変化させ、それによってスプリング178と180の弾性力
のバランスを調節する。かかるバランスの調節により軸
176を介して回転板175が回転するものである。本実施例
の場合には90゜の範囲で上記回転板175が回転し、それ
によって周方向溶接線に探傷を施す場合あるいは縦方向
溶接線に探傷を施す場合の夫々に後述する複数の超音波
探触子182の位置を合せる。尚、上記90゜の回転範囲は
図示しないストッパにより規制されている。また上記軸
176の仕切板171及び172の貫通部にオイルシール177を設
置したのは、スプリング17を通電する関係上室173内を
気密にする必要があるからである。

一方前記検査装置109は４つのスプリング181を介して
上記回転板175に取付けられており、これら４つのスプ
リング181によっても自由度が確保されている。そして
上記回転板175の回転により検査装置109も上記スプリン
グ181を介して一体に回転するものである。上記検査装
置109には複数の超音波探触子182がスプリング183を介
して取付けられており、このスプリング183は検査装置1
09に形成された凹部184内に装着されている。上記超音
波探触子182は被検査部材に対して垂直に押圧される必
要があり、これを保障するのが上記スプリング181及び1
83である。又超音波探触子182を図に示すような状態で
複数設置したのは、それによって溶接線を挟み、溶接線
及びその近傍を一緒に検査しよとするからである。尚、
第７図中符号191は水中TVカメラである。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず検査対象
となっている場所の燃料集合体及び制御棒を撤去する。
そして、原子炉内検査装置を図示しない天井クレーン等
を使用して原子炉圧力容器１内に搬入する。その際前記
シリンダ機構28を駆動してアーム機構108を下方まで旋
回しておき、アーム機構108と炉心上部機構21との干渉
を防止できる状態とする。そのような状態で検査装置を
上部格子板21の格子21aを通過させて炉心３内に搬入す
る。そして検査装置の下部支持機構102が炉心支持板22
の燃料支持金具22aに上方から嵌合するとともに、上部
支持機構101が上部格子板21の格子21aに上方から嵌合
し、それによって検査装置は支持されるとともにその位
置を固定される。

次に検査を開始する。まず上記シリンダ機構28を駆動
してアーム機構108を水平方向まで旋回させる。それと
同時に水中ライト130及び131を点灯する。かかる状態で
移動機構107を昇降させるとともに旋回させ、かつアー
ム機構108を伸縮させて所望の検査、例えば溶接線（第1
4図中符号27及び28で示した溶接線）に沿って探触子184
を走査させて探傷検査を施す。

上記探傷検査はまず周方向溶接部28から行う。すなわ
ち旋回モータ114を駆動するとによりギヤ113及び旋回ギ
ヤ112を介してアダプタ117を回転させ、それによって一
対のガイドポール104及び105を介して移動機構107及び
アーム機構108を旋回させるものである。この時第８図
に示すようにアーム機構108の先端に取付けられた検査
装置109と炉内構造物との距離が変化する為に、その距
離変化に応じてアーム機構108を伸縮させる必要があ
る。これは近接センサ192によりスプリングボックス143
との距離を測定し、該測定値に基づいて駆動モータ144
を正転あるいは逆転させる。それによってボールねじ14
7及びボールナット149を介してアーム機構108の伸縮ア
ーム142を伸縮させることにより行う。一方旋回角度に
ついては回転計116により測定し、設定値を確認するこ
とにより（所定の角度旋回したことを確認したら）探傷
を停止する。

次に縦方向溶接線27に探傷検査を施す。この場合には
スプリング178にケーブル179を介して通電して形状記憶
効果を発揮させ、それによってスプリング178及び180の
弾性力のバランスを変化させて、それによって軸176を9
0゜回転させる。これによって検査装置109の先端面に取
付けられている探触子182も90゜回転する。かかる状態
で水中TVカメラ191により監視しながら縦方向溶接線28
に沿って探触子182を走査させるべく、昇降モータ120を
駆動する。この場合にも所定の検査が終了した後、探傷
検査を停止する。

そして、全ての検査が終了した後、前記シリンダ機構
28によりアーム機構108を下方まで旋回させて、検査装
置を搬入した時の状態と同じ状態とする。かかる状態で
前記天井クレーンを使用して検査装置を原子炉圧力容器
１内から搬出するとともに、検査に先だって撤去してい
た燃料集合体及び制御棒を搬入する。

以上本実施例によると以下のような効果を奏すること
ができる。

まず、炉内検査に際して上部格子板21を撤去すること
なく、かつ全ての燃料集合体及び制御棒を撤去すること
なく行うことができる。すなわち、検査に先だって炉心
部から撤去する必要があるのは、検査に支障を来たすと
予想される位置に配置されている燃料集合体及び制御棒
だけであり、これら燃料集合体及び制御棒を撤去すれ
ば、後は上部格子板21の格子21aを介して炉心部に検査
装置を搬入することができるとともに、必要な検査を施
すことができるのである。したがって検査作業が大幅に
容易になりかつ検査に要する時間も大幅に短縮され、プ
ラントの稼働率の向上及び作業員の被曝低減を図る上で
極めて効果的である。

次に検査装置の上部支持機構101は上部格子板21の格
子21aと同じ形状をなすケース111を備えており、このケ
ース111を上記格子21aに上方から嵌合させるだけで検査
装置の上方の支持及び位置決めがなされる。同様に検査
装置の下端部については下部支持機構102のガイド166が
炉心支持板22の燃料支持金具22aの嵌合穴22bに上方から
嵌合することによりその位置決め及び支持がなされる。
このように検査装置の地位決め及び支持は確実になされ
るものである。そしてこれらの支持及び位置決めは単に
検査装置を格子21aから挿入することにより容易になさ
れる。

次に本実施例におけるアーム機構108は近接センサ191
による距離測定による測定結果に基づいて自動的に伸縮
する構成となっており、よって例えば周方向溶接線27に
探傷を施す場合に検査装置109と検査対象となっている
炉内構造物との距離が変化する場合であっても、その変
化に応じて伸縮することにより検査装置109を適切な場
所に位置させることができる。したがって精度の高い検
査を可能とするとともに、検査装置109をはじめとする
機器の健全性の維持を図ることができる。

又、本実施例による検査装置109は回転可能であり、
よって一旦装着すれば後は単に回転させるだけで、周方
向溶接線27及び縦方向溶接線28に探傷を施すことができ
る。

尚、本発明は前記一実施例に限定されるものではな
く、例えば前記一実施例では検査装置109を炉心シュラ
ウド４のUT装置として構成した例を示したが、これに限
定されるものではなく、上部格子板21、炉心支持板22、
あるいは燃料集合体の検査装置として構成してもよい。
又、水中TVカメラ191等による目視検査、あるいはその
他の非破壊検査に使用することも可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明による原子炉内検査装置
によると、上部格子板はもとより燃料集合体及び制御棒
についてもその一部のみを撤去するだけで、検査を行う
ことができ、検査作業が大幅に容易になるとともに、検
査に要する時間も大幅に短縮されて、プラントの稼働率
の向上を図ることができるとともに、作業員の被曝低減
をも図ることができる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第11図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は原子炉内検査装置の斜視図、第２図は上部支持機構
を一部切欠いて示す斜視図、第３図は上部支持機構の断
面図、第４図は移動機構を一部切欠いて示す斜視図、第
５図は移動機構の一部断面図、第６図はアーム機構の旋
回作用を示す図、第７図はアーム機構の断面図、第８図
はアーム機構の作用を示す図、第９図は下部支持機構の
断面図、第10図は検査装置及び回転板及び軸の斜視図、
第11図はスプリングボックスの断面図、第12図乃至第14
図は従来例の説明に使用した図で、第12図は沸騰水型原
子炉の断面図、第13図は炉心支持機構の正面図、第14図
は炉心シュラウドの斜視図である。 １……原子炉圧力容器、２……冷却材、３……炉心、４
……炉心支持機構、２……上部格子板、22……炉心支持
板、23……炉心シュラウド、101……上部支持機構、12
……下部支持機構、103……接続機構、107……移動機
構、108……アーム機構、109……検査装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉圧力容器内であって炉心の上方に配
   置され燃料集合体の上端部を支持する上部格子板の格子
   により支持される上部支持機構と、上記原子炉圧力容器
   内であって炉心の下方に配置され燃料集合体の下端部を
   支持する炉心支持板に支持される下部支持機構と、上記
   上部支持機構及び下部支持機構とを接続する接続機構
   と、この接続機構に沿って昇降するとともに回転可能な
   移動機構と、この移動機構に取付けられ鉛直方向に旋回
   可能であるとともに伸縮自在で先端に検査機構を備えた
   アーム機構とを具備したことを特徴とする原子炉内検査
   装置。
2. 【請求項２】上記アーム機構は、被検査部材との距離を
   測定して、その測定結果に基づいて伸縮するものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子炉内
   検査装置。
3. 【請求項３】前記検査機構は先端面に超音波探触子を複
   数備え、該超音波探触子の相対位置をアーム機構の軸に
   対して回転可能なものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の原子炉内検査装置。