JPH11326582A - 円筒構造物測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉心の上方において遠隔操作により円筒構造
物のたおれ量、肉厚寸法等を正確に測定すること。 【解決手段】 駆動部はディフューザ１８に載置される
ベース３６と、ベース３６上に設けられたターンテーブ
ル３７と、ターンテーブル３７をギァホィール３８を介
して駆動するモータ３９とを備える。芯出し機構はター
ンテーブル３７上に設けられるジンバル機構４０を備え
る。動力伝達部はジンバル機構４０に一端を支持される
中空のシャフト４１を有する。測定装置はシャフト４１
の下端に設けられるホルダ４２と、ホルダ４２に装着さ
れる超音波距離計４３とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子炉圧力容器内に
設けられるジェットポンプ等の予防保全において円筒状
構造物のたおれ量を測定するために用いられる円筒構造
物測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲと称す
る）においては出力密度をより向上させるために原子炉
圧力容器外に設置される再循環ポンプと原子炉圧力容器
内に設けられるジェットポンプとを組み合わせて構成さ
れる、いわゆるジェットポンプシステムが用いられてい
る。一般に、ジェットポンプシステムでは原子炉圧力容
器内で冷却材を強制循環させるのに同一容量の複数台の
ジェットポンプが必要で、これらのジェットポンプはダ
ウンカマ部に周方向に等間隔を保って配置されている。

【０００３】ジェットポンプシステムを用いたＢＷＲを
図６に示している。原子炉圧力容器１内には冷却材２お
よび炉心３が収容されている。炉心３は複数本の燃料集
合体および制御棒等から構成されるが、これらの要素は
図の簡略化のために図示を省略している。冷却材２は原
子炉圧力容器１の下部から炉心３内を上昇しつつ、炉心
３内で生じる核反応熱により温度上昇し、気液二相流と
なって炉心３を通過する。

【０００４】この気液二相流は気水分離器４に流入して
水と蒸気とに分離される。分離された蒸気は蒸気乾燥器
５に流入して湿分が除かれ、乾き蒸気となって原子炉圧
力容器１と結ばれる主蒸気管６を通して図示しない蒸気
タービンへ導かれる。一方、気水分離器４で分離された
水は炉心３と原子炉圧力容器１との間のダウンカマ部７
を流れて炉心３の下方で冷却材２によって冷却される。

【０００５】また、炉心３の下方には制御棒案内管８が
設けられており、多数の制御棒（図示せず）がこの制御
棒案内管８を通して炉心３に適当な深さに挿入される。
この制御棒の挿入深さはそれぞれ制御棒と連結される制
御棒駆動機構９によって制御される。これらの制御棒案
内管８は炉心３と共に炉心シュラウド１０内に収容され
ている。

【０００６】さらに、ダウンカマ部７に複数台のジェッ
トポンプ１１が周方向に等間隔を保って配置されてい
る。これらのジェットポンプ１１は簡略化のために図示
しない再循環配管とそれぞれ結ばれており、外部の再循
環ポンプ（図示せず）との間に原子炉再循環系が構成さ
れている。すなわち、再循環ポンプで昇圧された駆動水
が再循環配管を通して各ジェットポンプ１１に供給さ
れ、この駆動水によって冷却材２が炉心３にかけて強制
循環されるようになっている。

【０００７】ジェットポンプ１１の詳細を図７に示して
いる。ジェットポンプ１１は原子炉圧力容器１に固定さ
れるライザー管１２を備えており、ここに再循環入口ノ
ズル１３から供給される冷却材２が導かれる。ライザー
管１２の上部にはトランジションピース１４を介してエ
ルボ１５ａ、１５ｂが設けられている。これらのエルボ
１５ａ、１５ｂにはそれぞれ混合ノズル１６ａ、１６ｂ
を介してインレットスロート１７ａ、１７ｂが接続され
ている。これらのインレットスロート１７ａ、１７ｂに
それぞれディフューザ１８ａ、１８ｂが接続されてい
る。

【０００８】ライザー管１２を通ってジェットポンプ１
１の上方に流れた駆動水は混合ノズル１６ａ、１６ｂか
ら吹き出し、このとき周囲を満たす冷却材２を引き込み
つつ、インレットスリーブ１７ａ、１７ｂ内において駆
動水と冷却材２とが混合される。この冷却材２はさらに
ディフューザ１８ａ、１８ｂに流れて静圧を回復する。

【０００９】また、ライザー管１２はそれの下端が再循
環入口ノズル１３に接続されると共に、上端が原子炉圧
力容器１に固定されるライザーブレース１９によって支
持されている。インレットスリーブ１７ａ、１７ｂはラ
イザー管１２に固定されるライザーブランケット２０に
取り付けられている。また、ディフィーザ１８ａ、１８
ｂは原子炉圧力容器１に固着されるシュラウドサポート
２１に固定されている。 さらに、トランジショピース
１４はそれの上部にジェットポンプビーム２２を備えて
おり、それの中央付近にはヘッドボルト２３が螺合して
いる。ヘッドボルト２３は上端に六角形の頭部を有し、
反対側の下端に球面状の端部（図示せず）を備えてい
る。このヘッドボルト２３の端部がエルボ１５ａ、１５
ｂの上側外面に形成される球面の凹部と球面座金（図示
せず）を介して当接している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ジェットポ
ンプ１１はＢＷＲの出力密度をより向上させるのに欠く
ことのできない手段として常に望ましい性能を維持して
運転しなければならない。このためには定期点検中にジ
ェットポンプ１１の性能を損なう幾つかの項目につき、
細かく検査する必要が生じる。こうした検査項目の一つ
にジェットポンプ１１のディフューザ１８ａ、１８ｂの
たおれがある。

【００１１】炉心３を取り囲むように設けられるジェッ
トポンプ１１を対象とする保守点検では検査員がジェッ
トポンプ１１に近づけないために高放射線管理区域であ
る炉心３の真上から遠隔操作で行わなければならない。
また、ディフューザ１８ａ、１８ｂが水中にあることか
ら、利用可能な測定方法も限られ、必要とする測定精度
も容易に得ることができない。既存の測定装置はいずれ
も遠隔操作には不向きで、無条件で利用し得るものはな
く、遠隔操作に適する、新たな測定装置が求められてい
る。

【００１２】そこで、本発明の目的は炉心の上方におい
て遠隔操作により円筒構造物のたおれ量、肉厚寸法等を
正確に測定することのできる円筒構造物測定装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の円筒構造物測定装置は測定対象の円筒構造物
上に載置されるベースと、このベースの上面に回転可能
に設けられたテーブルと、このテーブル上に設けられた
芯出し機構と、テーブルを伝動手段を介して駆動する動
力手段と、テーブルの中心にあって一端を芯出し機構に
支持されると共に、他端を円筒構造物の内部に臨ませる
ように設けられた中空のシャフトと、このシャフトの下
端に設けられた保持手段と、この保持手段に装着された
測定器とを備えるものである。

【００１４】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては炉心の上方で遠隔操作により円筒構造物のたおれ
量、肉厚寸法等を正確に測定することができる。

【００１５】また、本発明は、望ましくは測定器が円筒
構造物の中心から内壁面にかけての距離を測定する非接
触形距離計からなる。

【００１６】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては円筒構造物の各部分の径が相違していても、中心
から内壁面にかけての距離を測定することができ、たお
れ量等を正確に見極めることが可能になる。

【００１７】さらに、本発明は非接触形距離計が超音波
距離計からなるものである。

【００１８】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては円筒構造物が水中等にあるときも、円筒構造物の
中心から内壁面にかけての距離を正確に測定することが
でき、たおれ量等を正確に見極めることが可能になる。

【００１９】また、本発明は、望ましくは非接触形距離
計がレーザ距離計からなる。

【００２０】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては円筒構造物の中心から内壁面にかけての距離をよ
り高精度に測定することができ、たおれ量等を正確に見
極めることが可能になる。

【００２１】さらに、本発明は、望ましくは測定器が円
筒構造物の肉厚寸法を測定する超音波厚み計からなる。

【００２２】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては炉心の上方で遠隔操作により円筒構造物の肉厚寸
法を測定することができる。

【００２３】また、本発明は、望ましくは芯出し機構が
ジンバル機構からなるものである。

【００２４】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては測定装置を円筒構造物の中心に正確に芯出しする
ことができる。

【００２５】さらに、本発明は、望ましくは芯出し機構
が球面座金からなる。

【００２６】上記構成からなる円筒構造物測定装置にお
いては測定装置を円筒構造物の中心に正確に芯出しする
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図３において、円筒構造物測定装
置３１は駆動部３２、芯出し機構３３、動力伝達部３
４、測定装置３５および制御部を備えている。駆動部３
２はトランジションピース１４の中心に位置決めされて
おり、後記のようにモータからの駆動力を得て動力伝達
部３４を介して測定装置３５を回転させるように構成さ
れている。

【００２８】測定装置３５はディフューザ１８に続くシ
ュラウドサポート２１内にあって、後記の超音波距離計
を用いてシュラウドサポート２１内壁面までの距離を測
定する。芯出し機構３３は測定における精度を高めるた
めに測定装置３５を測定対象の円筒構造物の中心に置
く。動力伝達部３４は駆動部３２からの動力を測定装置
３５に伝える。制御部は一部の要素を除いて図示を省略
しているが、駆動部３２に制御信号を送ると共に測定装
置３５から与えられる測定データを受信する。

【００２９】図１および図２に駆動部３２、芯出し機構
３３、動力伝達部３４、測定装置３５の詳細を示してい
る。駆動部３２は円筒状のディフューザ１８に載置され
るベース３６と、このベース３６上に回転可能に設けら
れたターンテーブル３７と、このターンテーブル３７を
伝動手段、たとえばギァホイール３８を介して駆動する
モータ３９とを備えている。芯出し機構３３はターンテ
ーブル３７上に設けられるジンバル機構４０を備えてい
る。また、動力伝達部３４はジンバル機構４０に一端を
支持される中空のシャフト４１を有する。さらに、測定
装置３５は回転シャフト４１の下端に設けられるホルダ
４２と、このホルダ４２に装着される超音波距離計４３
とを備えている。

【００３０】なお、図１において、符号４４は測定装置
３５からの検出信号を制御盤４５（図３参照）に導く信
号線を収容するケーブルを示している。

【００３１】この超音波距離計４３は、たとえば超音波
パルスを測定対象のシュラウドサポート２１内壁面に発
射し、反射パルスを受波するパルス反射法により距離を
測定する。この超音波ビームによる測定は測定域の明暗
には全く影響されず、また、水や蒸気などの影響を受け
ることもない。ただし、音響的雑音の影響を受け易いの
で、測定時にはこうした影響のない条件を確立する必要
がある。冷却材としての水が存在するディフューザ１８
内の測定では、望ましくは水の影響を受けない超音波距
離計４３を使用する。

【００３２】本実施の形態は上記構成からなるもので、
たおれ量測定方法を燃料交換機を用いて行う場合を例と
して説明する。図４において、燃料交換器５１はポール
ハンドリング装置５２を有する。このポールハンドリン
グ装置５２から長尺のポール５３が吊り下げられてい
る。ポールハンドリング装置５２はホィスト５４と、こ
のホィスト５４に巻回されているワイヤ５５とからな
り、このワイヤ５５にポール接続部５６を介してポール
５３が接続されている。このポール５３は、たとえば一
定の長さを有するポールが複数本接続して構成される。
なお、図中、符号５７、５８は燃料集合体（図示せず）
を支持する上部格子板および炉心支持板を示している。

【００３３】使用にあたり、本実施の形態の円筒構造物
測定装置３１は図４に示すように上記のポール５３の下
端に取り付ける。この取り付け手順は原子炉圧力容器１
の上蓋（図示せず）を取り外し、さらに、蒸気乾燥器お
よびシュラウトヘッドを外に取り出す。これらの機器を
機器貯蔵プールに移動し、ジェットポンプ１１のインレ
ットミキサを取り外した後に、円筒構造物測定装置３０
を燃料交換機５１のポール５３の先端に取り付け、ホィ
スト５４を操作して炉心シュラウド１０外側のディフュ
ーザ１８内に降ろす。

【００３４】ベース３６をトランジションピース１４の
中心に正確に位置決めし、その位置を固定する。次に、
モータ３９を始動すると、ギァホィール３８が回転し、
同時にシャフト４１が同一方向に回転する。このとき、
シャフト４１の先端にある超音波距離計４３も同一方向
に回転する。超音波距離計４３から超音波パルスをシュ
ラウドサポート２１内壁面に発射し、全周にわたり中心
から内壁面にかけての距離を測定する。

【００３５】ここで、得られた測定データは制御部にケ
ーブル４４内の信号線を通して導く。この中心から内壁
面にかけての距離データに基づいてディフューザ１８上
部と下部とのたおれ量およびたおれ方向を求めることが
できる。

【００３６】なお、上記した超音波距離計４３は１個で
あるが、たとえば互いに９０度相違させて２個以上設け
てもよい。

【００３７】また、超音波距離計に代えて、レーザビー
ムで計測するレーザ距離計を使用してもよい。

【００３８】さらに、シャフト４１を支持する手段はシ
ンバル機構４０に代えて、球面座金を用いて芯出しする
ようにしてもよい。

【００３９】このように本実施の形態によれば、炉心３
の上方において遠隔操作によりディフューザ１８のたお
れ量、たおれ方向を正確に測定することができる。

【００４０】さらに、本発明の他の実施の形態を説明す
る。図５において、円筒構造物測定装置３１は駆動部３
２、芯出し機構３３、動力伝達部３４、測定装置６１お
よび制御部（図示せず）を有する。測定装置６１はシャ
フト４１の下端に設けられるホルダ６２と、このホルダ
６２に装着される超音波厚み計６３とからなる。

【００４１】この超音波厚み計６３はパルス反射法によ
り炉心シュラウド１０の肉厚を測定する。パルス反射法
で測る場合、Ａスコープの図形上で送信パルス−底面エ
コー間の間隔から厚さを求めることができる。

【００４２】本実施の形態は上記構成からなるもので、
円筒構造物測定装置３１を燃料交換機５１のポール５３
に取り付け、ホィスト５４を操作して炉心シュラウド１
０内に降ろす。なお、予め炉心シュラウド１０にはシュ
ラウドヘッド等を外した後に測定用プレート６４を最上
部に取り付けておく。

【００４３】ベース３６を測定用プレート６４の中心に
正確に位置決めし、その位置を固定する。次に、モータ
３９を始動すると、ギァホィール３８が回転し、同時に
シャフト４１が同一方向に回転する。このとき、シャフ
ト４１の先端にある超音波厚み計６３も同一方向に回転
する。超音波厚み計６３から超音波パルスを炉心シュラ
ウド１０内壁面に発射し、全周にわたり走査して炉心シ
ュラウド１０の肉厚を測定する。

【００４４】なお、超音波厚み計はパルス反射法により
厚さを測定するものに代えて、たとえばパルス透過法等
で測定してもよい。また、Ａスコープの図形上で求める
のに代えて、Ｂスコープ、Ｃスコープの図形上で求めて
もよい。

【００４５】このように本実施の形態によれば、炉心３
の上方において遠隔操作により炉心シュラウド１０の肉
厚寸法を測定することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては炉
心の上方において遠隔操作により円筒構造物のたおれ
量、肉厚寸法等を正確に測定することができ、定期点検
中に、たとえばジェットポンプの異常の有無を正確に見
極めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による円筒構造物測定装置を示す断面
図。

【図２】図１に示される円筒構造物測定装置の平面図。

【図３】本発明の円筒構造物測定装置の全体を示す構成
図。

【図４】燃料交換機による円筒構造物測定装置の取り付
け方法を示すための図。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す構成図。

【図６】従来の沸騰水型原子炉を示す断面図。

【図７】従来のジェットポンプの一部を切り欠いて示す
斜視図。

【符号の説明】

３ 炉心 １０ 炉心シュラウド １１ ジェットポンプ １８ ディフューザ ３１ 円筒構造物測定装置 ３６ ベース ４０ ジンバル機構 ４１ シャフト ４３ 超音波距離計 ６３ 超音波厚み計

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の円筒構造物上に載置されるベ
   ースと、このベースの上面に回転可能に設けられたテー
   ブルと、このテーブル上に設けられた芯出し機構と、前
   記テーブルを伝動手段を介して駆動する動力手段と、前
   記テーブルの中心にあって一端を該芯出し機構に支持さ
   れると共に、他端を該円筒構造物の内部に臨ませるよう
   に設けられた中空のシャフトと、このシャフトの下端に
   設けられた保持手段と、この保持手段に装着された測定
   器とを備えてなる円筒構造物測定装置。
2. 【請求項２】 前記測定器が前記円筒構造物の内壁面と
   の間の距離を測定する非接触形距離計からなることを特
   徴とする請求項１記載の円筒構造物測定装置。
3. 【請求項３】 前記非接触形距離計が超音波距離計から
   なることを特徴とする請求項２記載の円筒構造物測定装
   置。
4. 【請求項４】 前記非接触形距離計がレーザ距離計から
   なることを特徴とする請求項２記載の円筒構造物測定装
   置。
5. 【請求項５】 前記測定器が該円筒構造物の肉厚寸法を
   測定する超音波厚み計からなることを特徴とする請求項
   １記載の円筒構造物測定装置。
6. 【請求項６】 前記芯出し機構がジンバル機構からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の円筒構造物測定装置。
7. 【請求項７】 前記芯出し機構が球面座金からなること
   を特徴とする請求項１記載の円筒構造物測定装置。