JPS63128295A - 加圧器用ヒ−タの交換方法およびその装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は加圧水型原子炉（ＰＷＲ）を含む原子炉系に組
み込まれる加圧器に内蔵の加圧器用ヒータの交換方法お
よびその装置に係り、特に、加圧器用ヒータ交換作業の
効率向上を図った加圧器用ヒータの交換方法およびその
装置に関する。

（従来の技術） 一般に、加圧水型原子カプラントでは加圧水型原子炉を
含む原子炉系に加圧器を組み込み、原子炉系の圧力を一
定に保持するように制御している。

加圧器は第４図に示すようにタンク状の加圧器容器１の
底部に例えば６０〜８０本のヒータスリーブ２を規則的
に配列して垂設している。

これらヒータスリーブ２は円筒体よりなり、その円筒状
上端部が加圧器容器１の底部を垂直方向に貫通してその
内部に若干延び、溶接１ａにより液密に固着されて封止
されている。

各ヒータスリーブ２の下端部は下方に向って順次拡径す
る円錐台状の開口端部２ａに形成され、これら開口端部
２ａ内より円筒状の加圧器用ヒータ３がそれぞれ貫挿さ
れ、例えば６０〜８０本の加圧器用ヒータ３が加圧器容
器１内底部に内蔵されている。

加圧器用ヒータ３は円筒状のヒータ外殻４の下端部を大
径端部３ａに形成してヒータスリーブ２の開口端部２ａ
内に液密に内嵌させ、その開口端より下方へ延出する下
端には一対のリード線５゜５を各圧着端子５ａ、５ａに
より締め付けて接続しており、各リード線５．５の一端
は図示しない制御回路に接続されている。

また、ヒータ外殻４の上部内周面はミネラル絶縁物６に
より内張すされて絶縁され、その内側にはヒータエレメ
ント７が挿通されている。

ヒータエレメント７の一端はヒータ外殻４の下端部内に
内蔵されている碍管８内を軸方向に貫通して延び、貫通
体９に接続されている。

そして、各ヒータスリーブ２の開口端部２ａ下−３一 端はヒータ外殻４の外周に全周に亘ってスミ肉溶接αさ
れている。

なお、第４図中符号１０は碍管８の下部を覆うゴムブー
ツであり、１１はセラミックブロック、１２はターミナ
ルラグ、１３はハーメティックシールである。

このように構成された加圧器用ヒータ３は加圧器容器１
内の冷却材を適宜加熱して、加圧器と加圧水型原子炉を
含む原子炉系の圧力を所要圧力に制御するものであり、
加圧器容器１は原子炉圧力容器（ＲＰＶ）と同様に圧力
容器としての種々の制約を受けている。

また、加圧器用ヒータ３は半永久的に使用に耐え得るも
のであり、その故障等により交換する頻度も極めて少な
いものであるとして、上述したように加圧器用ヒータ３
の大径端部３ａ外周をヒータスリーブ２の開口端部２ａ
下端にスミ肉溶接αにより液密に封止している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、実は加圧器用ヒータ３の寿命は半永久的
ではないし、断線、絶縁不良、端子部破損等の不具合が
発生する恐れもある。

したがって、加圧器用ヒータ３が不具合を生じた場合に
は新品と交換しなければならないが、加圧器用ヒータ３
が内蔵される加圧器容器１内の底部周辺には放射性物質
等が多く堆積する傾向にあり、この加圧器容器１の底部
の下方にある狭隘な作業エリアにて加圧器用ヒータ３の
交換作業を行なう場合には放射線被曝に対し、何らかの
対策を講する必要がある。

そこで、従来より加圧器用ヒータ３の交換作業の規制と
容易化とを図ることができる加圧器用ヒータの交換方法
およびその装置が望まれていた。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり
、加圧器用ヒータの交換作業の規制と容易化とを図るこ
とができる加圧器用ヒータの交換方法およびその装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 第１の発明の加圧器用ヒータの交換方法は、まず上記加
圧器容器内の冷却材を排出した後、上・　２加圧器容器
のヒータスリーブの開口端部に上記加圧器用ヒータを溶
接している溶接部を溶接線に沿って切断して分離し、し
かる後に、加圧器用ヒータの上記ヒータスリーブからの
引き抜きと、ヒータスリーブの開口端部内周面の矯正研
削と、新品の加圧器用ヒータのヒータスリーブから加圧
器容器内への挿入と、この新品の加圧器用ヒータをヒー
タスリーブ間口端部に断続溶接する仮止めと、溶接前点
検と、上記仮止め部の本溶接とをこの順に順次行なうこ
とを特徴とする。

また、第２の発明の加圧器用ヒータの交換装置は、第１
の発明の方法を実施するだめの装置であって、次のよう
に構成される。

作業台上に固定されて駆動装置を昇降自在に支持する支
持機構と、この支持機構に着脱自在に取り付けられて加
圧器容器内にヒータスリーブの開口端部より挿入されて
いる加圧器用ヒータの荷重を昇降自在に支持する支保工
と、上記支持機構の駆動装置の出力軸に着脱自在に結合
されて上記加圧器用ヒータを上記ヒータスリーブ開口端
部に溶接している溶接部を溶接線に沿って切断して加圧
器用ヒータをヒータスリーブより分離する切断用グライ
ンダーと、上記支持機構の駆動装置の出力軸に着脱自在
に結合されて上記ヒータスリーブの開口端部内周を矯正
研削する研削用グラインダーと、上記支持機構の駆動装
置の出力軸に着脱自在に結合されて上記ヒータスリーブ
開口端部に上記加圧器用ヒータを溶接すべき溶接部の溶
接線に沿って溶接する溶接機とを有する。

（作用） 第１の発明の加圧器用ヒータの交換方法により、加圧器
用ヒータの交換方法を規制するので、その交換作業の各
作業ステップが明確になり、各ステップの作業適格性の
可否判断を行なうことができ、交換作業の均一化を図る
ことができる。

また、第１の発明の方法を、第２の発明の加圧器用ヒー
タ交換装置により実施するので、加圧器用ヒータ交換作
業を容易に行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明に係る加圧器用ヒータの交換方法およびそ
の装置の実施例を第１図〜第４図に基づいてそれぞれ説
明する。

第１図（Ａ）〜（Ｆ）は第１の発明の加圧器用ヒータ交
換方法を説明する工程図であり、図中、第４図と共通す
る部分には同一符号を付しである。

第１の発明の加圧器用ヒータの交換方法はまず、加圧器
容器１内の冷却材を全て排出してから、第１図（Ａ）に
示すように故障等の不具合により交換しようとする加圧
器用ヒータ３と、この加圧器用ヒータ３を嵌合させてい
るヒータスリーブ２の開口端部２ａの下端とのスミ肉溶
接部αに切断用グラインダー２０の砥石車２１を押し当
てて、その溶接線に沿って周方向に回動させ、しかも上
下に移動させて、スミ肉溶接部αを上下に切断する。

スミ肉溶接部αを上下に切断した後は、第１図（Ｂ）に
示すように加圧器用ヒータ３をヒータスリーブ２の開口
端部２ａより下方へ引き抜く。このヒータスリーブ２の
開口端部２ａはこれまでの使用における熱応力等の経年
変化により若干縮径−８＝ しているので、第１図（Ｃ）に示すように上記ヒータス
リーブ２の開口端部２ａ内周面を研削用グラインダー２
２により矯正研削して、その内径を若干拡径して原状の
径に復する。

この後、第１図（Ｄ）に示すように新品の加圧器用ヒー
タ３ｎをヒータスリーブ２の開口端部２ａより加圧器容
器１内に挿入し、加圧器用ヒータ３ｎの大径端部３ｎａ
をヒータスリーブ２の開口端部２ａ内に密に嵌合させる
。

この状態で第１図（Ｅ）に示すようにヒータスリーブ２
の開口端部２ａ下端と、新品の加圧器用ヒータ３ｎの大
径端部３ｎａの外周とを溶接機２３により周方向に所要
幅でスミ肉断続溶接βして仮止めを行なう。

次いで、溶接前点検を行なってから第１図（Ｆ）に示す
ように、再び溶接機２３によりヒータスリーブ２の開口
端部２ａ下端と加圧器用ヒータ３ｎの大径端部３ｎａの
外周とを周方向に所要幅でスミ肉連続溶接γして加圧器
用ヒータ３ｎをヒータスリーブ２に液密に固着し、この
後、スミ肉連続溶接γの溶接検査を行なって加圧器用ヒ
ータ３の交換作業を終了させる。

したがって、本実施例によれば、加圧器用ヒータ３の交
換方法を規制したので、これら交換作業中の各ステップ
の適格性の可否判断を容易に行なうことができ、作業の
均一化を図ることができるから、作業の信頼性を向上さ
せることができる。

第２図は加圧器用ヒータ交換装置の一実施例を軸方向中
間部にて上下方向で分断して左右にそれぞれ示す縦断面
図である。

第２図において加圧器用ヒータ交換装置３０は故障等の
不具合により交換しようとする加圧器用ヒータ３を昇降
自在に支持する支持機構３１をグレーチング３２の天板
３２ａ上に固定している。

支持機構３１は作業員等が登壇して作業を行なう作業台
であるグレーチング３２の天板３２ａにボルト等により
脚フレーム３３を締結して立脚し、脚フレーム３３上に
水圧ラム３４とモータ取付フレーム３５とをこの順に順
次設けている。

水圧ラム３４は、シリンダ３４ａ内にピストン３４ｂを
上下（昇降）動自在に収容すると共に、シリンダ３４ａ
内でピストン３４ｂ外周に外嵌したコイル状のスプリン
グ３４Ｃによりピストン３４ｂを常時下方へ付勢してい
る。

ピストン３４ｂの下端より下方のシリンダ３４ａ内の下
部室には図示しない配管を介して高圧水供給源が接続さ
れ、この下部室内に所定圧の圧力水が給水されたときに
、スプリング３４Ｇのばね力に抗してピストン３４ｂを
上昇させるようになっており、このピストン３４ｂの上
端部上にはモータ取付フレーム３５をボルト・ナツト等
の締結具により締結し、水圧ラム３４の昇降操作により
モータ取付フレーム３５を適宜昇降することができる。

モータ取付フレーム３５は変速機を一体に組み込んだ変
速機付モータ３６を取付けており、変速機付モータ３６
の出力軸３６ａの上端部はモータ取付フレーム３５の上
端より上方へ突出し、この突出端部にはカップリング３
７により二股短軸状の支持アーム３８を着脱自在に結合
できるようになっている。

支持アーム３８は変速機付モータ３６の出力軸３６Ｈに
同軸状に結合されて起立する短軸の同軸アーム３９の下
端部に１字状短軸の偏心アーム４０を一体的に結合して
二股に分岐し、変速機付モータ３６の出力軸３６ａに対
して同軸アーム３９は同軸回転し、偏心アーム４０は偏
心回転するようになっている。

短軸の同軸アーム３９の上端部には連結ビン４１が突設
され、この連結ビン４１の基底部外周には支保Ｉ４２の
空洞の下端部が空転自在に外嵌され、連結ビン４１の回
転力が支保工４２に伝動されず、連結ビン４１が回転し
ても支保工４２は空転して回転しないようになっている
。

すなわち、支保工４２は直管状の外管４３の下端部を同
軸アーム３９の連結ビン４１の基底部外周上に空転自在
に外嵌し、外管４３内上端部内にＴ字状のスピンドル４
４を出没自在に設け、外管４３内に収容したコイルスプ
リング４５のばね力によりスピンドル４４を常時上方へ
突出するように付勢している。スピンドル４４の上端面
は加圧器用ヒータ３の大径端部３ａの底面に当接され、
この荷重を支持するようになっている。

一方、支持アーム３８の偏心アーム４０の上端部には第
２図で示すように切断用グラインダー２０（第１図（Ａ
）参照）の下端部が着脱自在に結合され、この結合状態
で水圧ラム３４の昇降操作を行なうことにより切断用グ
ラインダー２０を適宜昇降させ、その砥石”車２１の外
周面が、ヒータスリーブ２の開口端部２ａ下端と、交換
しようとする加圧器用ヒータ３の大径端部３ａ外周面と
のスミ肉溶接部αに当接するように位置決めされる。

したがって、偏心アーム４０が同軸アーム３９周りに回
動することにより、切断用グラインダー２０の砥石車２
１が溶接部αを溶接線に沿って周方向に回動し、スミ肉
溶接部αを周方向に研削切断することができる。

また、偏心アーム４０の上端部には第３図（Ａ）に示す
ようにクランプ（図示せず）を介して溶接機２３（第１
図（Ｅ）および（Ｆ）参照）の支持ロッド４６の下端部
が着脱自在に結合され、この結合状態で水圧ラム３４の
昇降操作を適宜行なうことにより溶接機２３を昇降させ
、その火口２３ａが、第１図（Ｅ）および（Ｆ）に示す
ようにヒータスリーブ２の開口端部２ａ下端と、新品の
加圧器用ヒータ３ｎの大径端部３ｎａ外周との間で断続
溶接部β、もしくは連続溶接部γが形成されるべき箇所
にそれぞれ対向するように位置決めされる。

溶接機２３はそのガイドチューブ２３ｂに図示しない溶
接トーチを結合しており、図示しない溶接棒供給装置に
より溶接棒が適宜供給されて、自動的に溶接するように
なっている。

したがって、偏心アーム４０が同軸アーム３９周りに回
動することにより溶接機２３の火口２３ａが、断続溶接
部βと連続溶接部γとに形成されるべき箇所に、その溶
接線に沿って周方向に回動し、スミ肉断続溶接αとスミ
肉連続溶接γとをそれぞれ行なうことができる。

さらに、第３図（Ｂ）に示すように支持アーム３８の同
軸アーム３９の上端部上には研削用グラインダー２２が
カップリング３７により連動自在、かつ着脱自在に同軸
状に結合され、この結合状態で第１図＜Ｃ＞に示すよう
に研削用グラインダー２２の砥石車２２ａの外周面がヒ
ータスリーブ２の開口端部２ａの所要の内周面に当接さ
れるように水圧ラム３４の昇降操作を行なうことにより
位置決めされる。

研削用グラインダー２２はその砥石車２２ａを砥石車軸
２２ｂに対して若干偏心させて固着しており、同軸アー
ム３９の回転により砥石車軸２２ｂが偏心回転し、ヒー
タスリーブ２の開口端部２ａ内周面全周を矯正研削する
ようになっている。

そして、水圧ラム３４、変速機付モータ３６、切断用グ
ラインダー２０、研削用グラインダー２２および溶接機
２３の運転は例えば遠隔制御盤（図示せず）により被曝
線量の低い箇所にて遠隔操作することができ、作業員は
グレーチング３２上で常駐する必要がなく、作業員の被
曝線量の低減を図ることができる。

なお、かかる作業を例えば工業用ＴＶにより監視するよ
うに構成してもよく、また、水圧ラム３４は油圧ラムで
も空気圧ラムでもよい。

次に、第１の発明の加圧器用ヒータの交換方法を第２の
発明の加圧器用ヒータの交換装置により実施する場合に
ついて述べる。

第１図（Ａ）で示す現用の加圧器用ヒータ３を新品３ｎ
（第１図（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）参照）と交換する場合
には、まず加圧器容器１内の冷却材を全て排出する。

次いで、第２図に示すように作業員が変速機付モータ３
６の出力軸３６ａに支持アーム３８ｉカツプリング３７
により結合させ、まず、支持アーム３８の同軸アーム３
９に支保Ｉ４２を同軸上に外嵌させた後、支保Ｉ４２の
スピンドル４４が加圧器用ヒータ３の大径端部３ａ底而
はぼ中央部に位置するように支持機構３０の位置決めを
行なって、グレーチング３２上にボルト・ナツト等によ
り固定する。

この後、支持アーム３８の偏心アーム４０に切所用グラ
インダー２０を取付ける。

次いで、図示しない高圧水供給源よりシリンダ３４ａの
下部室へ高圧水を給水してピストン３４ｂを上昇させる
水圧ラム３４の上昇操作を行ない、モータ取付フレーム
３５および支保工４２を上昇させて、スピンドル４４に
より加圧器用ヒータ３の底面を支持させる。

これと同時に切断用グラインダー２０をその砥石車２１
の外周面がスミ肉溶接部αに外接するように位置決めす
る。

しかる後に、変速機付モータ３６を運転して出力軸３６
ａを回転させると、支保Ｉ４２は回転ぜずに加圧器用ヒ
ータ３を支持し続けるが、切断用グラインダー２０は偏
心アーム４０の偏心回転に従って、加圧器用ヒータ３の
外周回りを回動（公転）し、切断用グラインダー２ｏの
運転により、その砥石車２１が自転する。

すなわち、砥石車２１が自転しながらスミ肉溶接部αの
溶接線に沿って周方向に回転するので、このスミ肉溶接
部αを溶接線全周に亘って研削切断することができる。

スミ肉溶接部αを研削切断した後に変速機付モータ３６
の運転を停止すると共に、水圧ラム３４の下降操作によ
りピストン３４ｂを下方へ下降させると、支保工４２全
体が下方へ降下し、そのスピンドル４４により支持され
ていて、スミ肉溶接部αを切断された加圧器用ヒータ３
が順次降下し、第１図（Ｂ）に示すように加圧器用ヒー
タ３が加圧器容器１およびヒータスリーブ２より順次引
抜かれて行く。

加圧器用ヒータ３をヒータスリーブ２より下方へ完全に
引抜いた後は支持アーム３８より支保■４２と切断用グ
ラインダー２０とを取り外し、この後支持アーム３８の
同軸アーム３９には、第３図で示すように研削用グライ
ンダー２２をカップリング３７により同軸状に結合する
。

次に、水圧ラム３４の上昇操作によりピストン３４ｂを
上昇させ、第１図（Ｃ）に示すように加圧器用ヒータ３
が既に引き抜かれているヒータスリーブ２の開口端部２
ａ内周面に砥石車２２ａの外周面が内接するように研削
用グラインダー２２を位置決めする。

ここで、研削用グラインダー２２を運転すると、その砥
石車２２ａが砥石車軸２２ｂ周りに偏心回転し、ヒータ
スリーブ２の開口端部２ａ内周面全周に亘って矯正研削
し、水圧ラム３４の昇降操作によりピストン３４ｂを適
宜昇降させることにより、砥石車２２ａを上下動させ、
矯正研削を適宜幅で行ない完了させる。

しかる後、研削用グラインダー２２を同軸アーム３９よ
り取り外し、第１図（Ｄ＞に示すように新品の加圧器用
ヒータ３ｎを、矯正研削が完了したヒータスリーブ２の
開口端部２ａから作業員の手により挿入し、この加圧器
用ヒータ３ｎの大径端部３ｎａをヒータスリーブ２の開
口端部２ａ内に密に嵌入する。

この嵌入作業と並行して、あるいはその後、同軸アーム
３９に再び支保工４２を取り付けて、水圧ラム３４の上
昇操作によりピストン３４ｂを上昇させ、この支保工４
２のスピンドル４４により、ヒータスリーブ２に嵌入状
態の加圧器用ヒータ３ｎの底部を支持させる。

この状態で第３図（Ａ＞に示すように、偏心アーム４０
に溶接機２３を図示しないクランプにより結合して、そ
の火口２３ａを、断続溶接部βが形成されるべき箇所に
対向させ、溶接機２３と変速機付モータ３６とを運転す
る。

このために、変速機付モータ３６の出力軸３６ａに結合
された支持アーム３８が回転し、この支持アーム３８の
同軸アーム３９に空転自在に結合された支保工４２が回
転せずに加圧器用ヒータ３の荷重を支持する。

一方、支持アーム３８の偏心アーム４０は同軸アーム３
９周りに偏心回転し、この同軸アーム３９に結合された
溶接機２３の火口２３ａが、第１図（Ｅ）に示すように
断続溶接部βが形成されるべき箇所を周方向に溶接線に
沿って回転し、溶接機２３の運転により周方向に断続的
にスミ肉溶接βを行ない、加圧器用ヒータ３のヒータス
リーブ２への仮止めを行なう。この断続溶接の際に水圧
ラム３４の昇降操作によりピストン３４ｂを適宜昇降さ
せることにより溶接ｔａ２３の火口２３ａを上昇させて
、適宜幅の断続溶接部βを形成することができる。

加圧器用ヒータ３の仮止めを終了した後は加圧器容器１
について法令に従って圧力容器としての溶接前立会検査
を行ない、この検査に合格した後は、再び溶接機２３を
運転して第１図（Ｆ）に示すようにヒータスリーブ２の
開口端部２ａ下端と加圧器用ヒータ３の大径端部３ａ外
周との間に連続スミ肉溶接部γを形成して本溶接を完了
させる。

本溶接完了後はその溶接検査等を行なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は加圧器用ヒータの交換方
法を規制したので、各作業ステップの作業適格性の可否
判断を容易に行なうことができ、作業の均一化を図るこ
とができる。

また、かかる加圧器用ヒータの交換方法を加圧器用ヒー
タ交換装置により実施することができるので、作業を一
層容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｆ）は第１の発明に係る加圧器用ヒー
タの交換方法の一実施例の工程図、第２図は第２の発明
に係る加圧器用ヒータの交換装置の一実施例において、
切断用グラインダーおよび支保工を支持機構に取り付け
た状態を示す部分縦断面図、第３図（Ａ）は第２図で示
す加圧器用ヒータ交換装置の溶接機を支持アームに取付
けた状態を示す一部切欠縦断面図、第３図（Ｂ）は第２
図で示す加圧器用ヒータ交換装置の研削用グラインダー
を支持アームに取付けた状態を示す部分縦断面図、第４
図は一般的な加圧器用ヒータのヒータスリーブへの取り
付は状態を示す半裁縦断面図である。 １・・・加圧器容器、２・・・ヒータスリーブ、２ａ・
・・開口端部、３・・・加圧器用ヒータ、３ａ、３ｎａ
・・・大径端部、３ｎ・・・新品の加圧器用ヒータ、２
０・・・切断用グラインダー、２１・・・研削用グライ
ンダー、２１，２２ａ・・・砥石車、３０・・・加圧器
用と一部　２３− 夕交換装置、３１・・・支持機構、３６・・・変速機付
モータ（駆動装置）、４２・・・支保工。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却材を収容する加圧器容器内に、ヒータスリーブ
   の開口端より挿入されてこの開口端部に溶接される加圧
   器用ヒータを新品のものと交換する加圧器用ヒータの交
   換方法において、まず上記加圧器容器内の冷却材を排出
   した後、上記加圧器容器のヒータスリーブの開口端部に
   上記加圧器用ヒータを溶接している溶接部を溶接線に沿
   つて切断して分離し、しかる後に、加圧器用ヒータの上
   記ヒータスリーブからの引き抜きと、ヒータスリーブの
   開口端部内周面の矯正研削と、新品の加圧器用ヒータの
   ヒータスリーブから加圧器容器内への挿入と、この新品
   の加圧器用ヒータをヒータスリーブ開口端部に断続溶接
   する仮止めと、溶接前点検と、上記仮止め部の本溶接と
   をこの順に順次行なうことを特徴とする加圧器用ヒータ
   の交換方法。 ２、作業台上に固定されて駆動装置を昇降自在に支持す
   る支持機構と、この支持機構に着脱自在に取り付けられ
   て加圧器容器内にヒータスリーブの開口端部より挿入さ
   れている加圧器用ヒータの荷重を昇降自在に支持する支
   保工と、上記支持機構の駆動装置の出力軸に着脱自在に
   結合されて上記加圧器用ヒータを上記ヒータスリーブ開
   口端部に溶接している溶接部を溶接線に沿って切断して
   加圧器用ヒータをヒータスリーブより分離する切断用グ
   ラインダーと、上記支持機構の駆動装置の出力軸に着脱
   自在に結合されて上記ヒータスリーブの開口端部内周を
   矯正研削する研削用グラインダーと、上記支持機構の駆
   動装置の出力軸に着脱自在に結合されて上記ヒータスリ
   ーブ開口端部に上記加圧器用ヒータを溶接すべき溶接部
   の溶接線に沿って溶接する溶接機とを有することを特徴
   とする加圧器用ヒータの交換装置。