原子炉を修理する方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は原子炉、更に具体的に云えば、沸騰水形原子炉を修理する方法に関する。原子炉は、その使用に伴う有害物質のリスクを最小限に抑える様に控え目の仕様になっている。原子炉容器の壁は数吋の厚さであり、原子炉の部品には最も丈夫な材料が使われる。それでも、部品が何十年も極端な応力を受けた場合の破損と云う万が一の場合を考えることが必要である。こう云う万が一の備えとしては、何重もの予防装置だけでなく、起こった問題を是正する手順も必要である。
【０００２】こゝで問題とするのは炉心内ハウジングに関係する欠陥である。炉心内計装ハウジングをこゝでは単に「炉心内ハウジング」と呼ぶが、炉心を監視する為に使われる計装と、この計装が収集したデータを解析する為に使われるホスト装置の間のリンクを収容している。ハウジングは筒状であって、原子炉容器の底部を通抜け、この底部に溶接されている。炉心内ハウジングに関係する欠陥は、ハウジング自体、ハウジングを容器の底部に結合している溶接部、並びにハウジングの近辺にある容器の底部の欠陥を含む。こう云う欠陥は、原子炉容器からの漏れの原因になったり或いは招くことがある。したがって、こう云う欠陥を取上げる方法が必要である。
【０００３】大がゝりな方式は原子炉の長期的な運転停止を必要とする。原子炉を取替えたり、取外し、修理して再び取付けることがある。こう云う方式は極めてコストがかゝり、その代案が非常に望ましい。ある炉心内ハウジング欠陥は、スリーブを炉心内ハウジングの上に挿入して欠陥を覆い、漏れが起こり得るとしても、それを止めることによって、対処することが出来る。然し、こう云う継ぎ接ぎ（patch ）方式は実際にその欠陥を処理するものではなく、更に疲労が進むと、こう云う欠陥が増大し続ける。更に、スリーブとハウジングの間の溶接部が新たな欠陥の原因個所になり得る。
【０００４】更に最近になって、交換する以外の原子炉の部品に対する影響が極く小さい炉心内ハウジングを交換する方法が開発された。この方法は、原子炉から全ての燃料を取出し、放射露出を最小限に抑える為に、大抵の工程を水中で行なう。比較的永久的な修理が出来ると共に比較的経済的であるが、この方法は１００を越える一連の手順を用い、その手順の中には新しい欠陥を招く惧れのあるものがある。こう云う欠陥は、この交換方法を繰返さざるを得なくなる程重大になることがある。こう云う繰返しは時間を浪費してコストがかゝる点で望ましくない。必要とされるのは、炉心内ハウジング欠陥の比較的永久的な修理を行なう方法として、比較的経済的で、好ましくは原子炉装置を乱すことが極く小さい改良された方法である。
【０００５】
【発明の要約】この発明では、炉心内ハウジングを交換する改良された方法が、１つにまとまった一連の超音波検査を用いる。超音波検査は、修理手順が欠陥を持ち込む場合に要求される再修理の規模を最小限に抑える。更にこの発明では、超音波検査を含む大抵の工程が水中で行なわれて、放射露出を最小限に抑える。
【０００６】この方法には３つの主な段階があり、各々の段階は構成上の大きい目的とそれに伴う超音波検査を含む。第１の段階は、もとのハウジングを取出し、原子炉容器の底部にある残っている溶接材料及び露出した被覆を検査することである。第２の段階は、盛上げ溶接部（weld buildup）を形成し、この盛上げ溶接部を超音波検査することである。第３の段階は、新しいハウジングを盛上げ溶接部に溶接し、新しいハウジング及び盛上げ溶接部に対するその取付け部を超音波検査することである。
【０００７】この方法はもとの炉心内ハウジングを取出すことから始まる。最初、原子炉から全ての燃料を取出し、空にした炉心領域を残す。原子炉容器は通常の水準まで水で充填したまゝにする。第１の超音波プローブを持つ超音波スキャナを開口の上に取付ける。この開口は、炉心内ハウジングを原子炉の底部から通す為の開口である。取出されたハウジングによって開いた空間内で、炉心領域の下方にスキャナを取付ける。
【０００８】取付けた第１のプローブは円板形のプローブ・ヘッドを持ち、これはこのヘッドとスキャナの間の垂直軸に対して自由に傾くことが出来る。プローブ・ヘッドを原子炉の底部と接触するまで下げると、プローブ・ヘッドの向きは底部の局部的な輪郭と同形になる。円板形プローブ・ヘッドを軸の軸線の周りに回転しながら、原子炉の底部の被覆並びに取除かれていない溶接材料の超音波検査を行なう。底部の局部的な輪郭との同形性を保つ為に、必要に応じて、プローブ・ヘッドは連続的に向きを変える。スキャナ及び第１のプローブを原子炉容器から取出す。欠陥が見つからなければ、又は検出された欠陥が適正に是正されたら、この手順は次の様に続けられる。
【０００９】容器から水を取出す。開口の上に盛上げ溶接部を形成する。容器を再び水で満たし、炉心領域を水没させる。更に、盛上げ溶接部の外側を滑かに加工して、この後の超音波検査を助ける。もとの底部の開口を通って出入りが出来る様にする為に、盛上げ溶接部に開口を加工する。一旦盛上げ溶接部が仕上げられたら、第２の超音波プローブをスキャナに取付ける。スキャナを炉心内ハウジングを取出したことによって開いた空間に固定する。第２のプローブのヘッドは比較的大きい直径を持っていて、それが盛上げ溶接部の内壁に隣合った環状部分を除いて、盛上げ溶接部を通る開口の大部分を埋める。プローブ・ヘッドで盛上げ溶接部の開口に沿って垂直方向に走査し、欠陥があるかどうか、盛上げ溶接部を検査する。垂直走査の合間に、ヘッドは適当な、例えば２°−６°の増分で、円周方向に歩進させる。この増分は相次ぐ走査が必ず重なり合って、検査で飛越す容積がない様に選ばれる。こうして、盛上げ溶接部の円筒形ラスタ走査が実施される。スキャナ及びそれに取付けられた第２のプローブを原子炉から取出す。もう一度、欠陥が見つからないか或いは検出された欠陥が適正に是正されら、手順は次に続く。
【００１０】盛上げ溶接部の開口に隣接して、盛上げ溶接部の頂部に、Ｊ字形断面を持つ環状溝を加工する。このＪ字形を作るのは、盛上げ溶接部と交換用炉心内ハウジングの間の溶接部の準備である。この交換用炉心内ハウジングを容器の底部から上向きに挿入する。新しいハウジングは、容器の底部の輪郭から数吋上方までしか伸びない。一旦交換用炉心内ハウジングを取付けたら、原子炉から水を取出し、前に作ったＪ字形の所で、ハウジングを盛上げ溶接部にＪ字形に溶接する。原子炉に再び水を張る。
【００１１】第３のプローブをスキャナに取付け、第３のプローブを取付けたスキャナを装入されたハウジングのすぐ上に固定する。この第３のプローブのヘッドは比較的直径の小さい円筒であって、交換用ハウジングの内部にすき間をもってはまる。この第３のヘッドをハウジングの中に下げ、ハウジング及びＪ字形溶接部の円筒形ラスタ走査を実施する。第３のプローブを取付けたスキャナを取出す。欠陥が見つからないか、或いは検出された欠陥が是正されたら、それ以上の超音波検査は必要ではない。締りばめ結合集成体を交換用ハウジング及び関連する炉心内案内管に取付ける。締りばめ結合部を固定する為に蒸気を加える。修理は実質的に完了する。
【００１２】こうして出来た構造は、締りばめ結合部が存在することによって、初めのものとは異なるが、ハウジングが盛上げ溶接部及び容器の底部に取付けられている所では、実質的に「新品同様」である。この修理は近くにある部品を乱すことなく行なわれ、原子炉は最小限の遅延で、運転状態に戻すことが出来る。この修理は種々の継ぎ接ぎ方式よりも一層永久的であり、原子炉の大幅な分解を必要とする大がゝりな方式よりも、一層経済的で便利である。この発明の上記並びにその他の特徴及び利点は、以下図面について説明する所から明らかになろう。
【００１３】
【好ましい実施例の説明】沸騰水形原子炉１００をこの発明の方法に従って修理する過程が図１に示されている。原子炉１００は、図１に示す様に、原子炉容器１０２、原子炉炉心領域１０４及びシュラウド１０６を有する。容器１０２は頂部ヘッド１０８、底部ヘッド１１０及び円筒形側壁１１２を有する。原子炉の運転中、炉心領域１０４には垂直方向に伸びる燃料束１１４の配列がある。（燃料束１１４及び頂部ヘッド１０８を破線で示したのは、図１に示す時点では、それらが取外されているからである）原子炉を運転している時、水が（矢印１１６で示す様に）炉心領域１０４を上向きに、その後環状立下り部１１８へ、そして下側高圧室１２０へと下向きに循環し、再び炉心領域１０４を上向きに通る。炉心領域１０４の中を上昇する若干の水が、束１１４内の核分裂燃料が核分裂する時に放出される熱によって蒸気に変換される。蒸気が蒸気出口ノズル１２２を介して容器１０２を出て行き、そこから発電機を駆動するタービンに送られる。タービンにエネルギを供給した後、蒸気が復水し、この復水が給水ノズル１２４を介して容器１０２に戻り、給水スパージャ１２６を介して立下り部１１８の周りに分配される。
【００１４】燃料束１１４が炉心板１２８によって案内され、上側案内部１３０によって上から所定位置に保持される。炉心のエネルギは、制御棒駆動（ＣＲＤ）ハウジング１３４内に収容された制御棒駆動部によって駆動されて、制御棒案内管１３０の中を垂直方向に摺動する制御棒を挿入したり、引込めたりすることによって調整される。ＣＲＤハウジング１３４が短管１３６に溶接されており、この短管が容器１０２の底部ヘッド１１０にある対応する開口に溶接されている。底部ヘッド１１０の内面には被覆１３８がある。
【００１５】炉心内ハウジング集成体１４０に設けられた中性子束モニタにより、炉心エネルギが監視される。各々の炉心内ハウジング集成体１４０が計装案内管１４２及び炉心内ハウジング１４４を有する。各々の炉心内ハウジング１４４は底部ヘッド１１０を通抜け、それが溶接されている対応する計装案内管１４２と突合せになる。炉心内監視計器が、下から炉心内ハウジング１４４を介して原子炉１１０の中に挿入される。炉心領域１０４内での計装の動きが、計装案内管１４２によって垂直方向に案内される。炉心内ハウジング集成体１４０を案内管１４２とハウジング１４４に分割することにより、原子炉の製造が容易になる。この代りに、１本の管が炉心内ハウジング及び計装案内管の両方の作用をしてもよい。
【００１６】図１にその進行を示した修理の際、容器の被覆された底部ヘッド１１０にある溶接部の検査により、修理を必要とする様な炉心内ハウジングに関係する欠陥が確認されている。容器の頂部ヘッド１０８を容器の側壁１１２から取外す。全ての燃料束１１４を炉心領域１０４から取出す。これによって炉心領域１０４を通るアクセス部１４６が出来、これを介してスキャナ１５０及びその他の修理装置を下側高圧室１２０に挿入することが出来る。
【００１７】スキャナ１５０は、ブラケット１５２を使って、隣接するＣＲＤハウジング１３４をブレースとする。スキャナ１５０がスキャナ軸１５４を持ち、これがバヨネット取付け部を持っていて、この取付け部にプローブを取付けることが出来る。ケーブル１５６がスキャナ１５０に電力並びに制御指令を供給すると共に、スキャナ１５０からのデータを外部のホスト・コンピュータ装置に伝送する。スキャナ１５０は、その間の連絡が出来る様に、互換性を持つプローブに取付けられた同じ様なケーブルに接続される短い同軸ケーブル（図に示してない）を有する。
【００１８】指示された炉心内ハウジング集成体の一部分を取外して、容器の底部ヘッド、並びにこの炉心内ハウジングを容器の底部ヘッドに取付けている溶接部の検査が出来る様にする。開口１５８が容器の底部ヘッド１１０に開けられている。新しい炉心内ハウジングを開口１５８から挿入し、指示された炉心内ハウジング集成体の修理を行なう為に所定位置に溶接する。図１に示す工程では、容器１０２から水が脱出しない様にする為、開口１５８は心棒１６０で塞がれている。
【００１９】その進行中を図１に示した修理を行なうこの発明の方法２００のフローチャートが図２に示されている。この方法２００は、炉心内ハウジング１４４、炉心内ハウジングを底部ヘッド１１０に結合している溶接材料、及び底部ヘッドの局部的な被覆の欠陥の修理（例えば図１に示す様な）を行なう。方法２００は３つの段階を有する。第１の段階２１０は指示された炉心内ハウジングを取外し、底部ヘッド１１０の溶接区域を検査することである。第２の段階２２０は盛上げ溶接部を作ってそれを検査することである。第３の段階２３０は新しい炉心内ハウジングを挿入して溶接し、この取付けに使われた溶接部を検査することである。
【００２０】第１の段階２１０は、工程２１１で、修理が指示された炉心内ハウジングに対する出入りが出来る様にすることである。この出入りが出来る様にする為、原子炉１００の運転を停止し、容器の頂部ヘッド１０８を容器１０２から分離する。全ての燃料束１１４を取出し、アクセス部１４６を作る。蒸気分離器及び蒸気乾燥器の様な他の種々の部品（図に示してない）も取外して、炉心領域１０４の下方の下側高圧室１２０に出入り出来る様にする。
【００２１】工程２１２で、図３に示した指示された炉心内ハウジング集成体３００の一部分を取外す。この取外しの前、指示された炉心内ハウジング３０２は下からフランジ３０３によって密封する。炉心領域１０４の中を下向きに通して、放電機械（ＥＤＭ）を下側高圧室１２０に挿入し、それを使って炉心内ハウジング集成体３００に切込みを作り、もとの盛上げ溶接部３０４より上方にある炉心内ハウジングの部分を切離す。取付けられた安定バー３０８より下方にある取付けられた炉心内案内管３０６の下側部分も取外す。この過程により、必然的に炉心内案内管３０６と炉心内ハウジング３０２の間にある溶接部３１０も取外される。ＥＤＭ機械を使って、大部分の盛上げ溶接部３０４をも取除き、図４に示す様に、底部ヘッド１１０に開口１５８を露出させる。露出させた開口１５８を上から密封し、炉心内ハウジング３０２の残っている部分を容器１０２の下方から取除く。図１に示す心棒１６０を下から開口１５８に挿入し、容器１０２内に水を入れたまゝ、開口１５８の上方にある封じを取外すことが出来る様にする。
【００２２】工程２１３で、図５に示す第１のプローブ４００をスキャナ軸１５４に取付ける。工程２１４で、第１のプローブ４００を取付けたスキャナ１５０を、炉心内ハウジング３０２を取外したことによって空いた空間内の下側高圧室１２０に取付ける。スキャナ１５０は、図４に示した開口１５８のＺ軸に沿ってその軸１５４が伸びる様に整合させる。スキャナ１５０は基本的には円筒形であって、下側高圧室１２０の中に送出すことが出来る位に小さい直径を有する。ブラケット１５２がスキャナ１５０を隣接した制御棒駆動ハウジング１３４の間で位置ぎめする。スキャナ１５０はケーブル１５６を介して外部と連絡する。このケーブルは炉心領域１０４を上向きに伸び、容器１０２から出て行く。図１には、工程２１４が完了した時の原子炉１００が示されている。
【００２３】方法２００の第２の段階２２０で形成される盛上げ溶接部の下に来る様な面及び容積の第１の超音波走査（Ｕ走査）に第１のプローブ４００を使う。従って、残っている盛上げ溶接部、開口１５８の壁、局部的な被覆、及び底部ヘッドの隣接する容積が超音波で照会される。第１のプローブ４００は円板形ヘッド４０２（図５及び６参照）を持ち、これは結合ボール４０６を介して下側軸４０４に傾動自在に結合されている。下側軸４０４が上側軸４０８に結合され、上側軸がスキャナ軸１５４にバヨネット接続されている。中心合せ部材４１０が玉軸受集成体４１２を介して下側軸４０４の底部に結合され、下側軸４０４及び中心合せ部材４１０の相対的な回転が出来る様にしている。プローブ４００は、その間で連絡が出来る様に、スキャナ１５０の同軸ケーブルと合さる同軸ケーブル（図に示してない）をも有する。
【００２４】結合ボール４０６は球形で、図７に示す様に、垂直の孔４１４、横方向の孔４１６及び環状溝４１８を有する。下側軸４０４が垂直の孔４１４を通り、横方向の孔４１６及び下側軸４０４を通るピン４２０が、結合ボール４０６及び下側軸４０４が、図５に示す様に相対的に回転出来る様にしている。従って、実際的には、結合ボール４０６が下側軸４０４にしっかりと結合されている。環状溝４１８は、垂直孔４１４の両端を通る大円である。図５に見られる様に、円板形ヘッド４０２は溝４１８に結合する１対のピン４２２を有する。この構成により、円板形ヘッド４０２が下側軸４０４に対して、溝４１８の周りに傾動することが出来る。従って、底部ヘッド１１０に圧接する様に下げられた時、円板形ヘッド４０２は底部ヘッド４１０の局部的な輪郭と同形になる様に傾動することが出来る。
【００２５】下側軸４０４が上側軸４０８にはまっている。下側軸４０４の外向きに伸びるピン４２４が、図５に示す様に、上側軸４０８の垂直方向に細長い孔４２６を通抜ける。この構成により、相対的な回転は出来ないが、軸４０４，４０８の垂直方向の相対的な動きが制限される。下側軸４０４と上側軸４０８の間の空間にあるばね４２８が、ピン４２４及び孔４２６によって許される範囲まで、両方の軸を離す様に押圧し、プローブ４００を被覆１３８の方に押し下げる。
【００２６】走査は、軸４０４，４０８によって構成されたリンク機構を介して、スキャナ軸１５４、従って円板形プローブ・ヘッド４０２を回転させることを含む。円板形ヘッド４０２には、全体的に下向きの５つの変換器４３１−４３５があり、これらが工程２１５で、開口１５８に隣接した面及び容積を走査する。円板形ヘッド４０２の変換器４３１−４３５は、図５及び６に示す様に、内側、中間及び周辺の直線ビーム変換器４３１，４３２，４３３と中くらいの角度及び大きい角度の変換器４３４，４３５とを含む。プローブ４００からの同軸ケーブルがスキャナ１５０の同軸ケーブルと合さって、変換器４３１−４３５及びスキャナ１５０の間で両方向の連絡が出来る様にしている。直線ビーム変換器４３１，４３２，４３３は、図５に示す様に、夫々のビーム４４１，４４２，４４３を円板形ヘッド４０２に対して垂直に差向ける。円板形ヘッド４０２は、底部ヘッド４１０の内面にある隣接した被覆１３８と平行であるから、これらのビームは屈折によって曲がらない。従って、これらのビームは真直ぐに被覆１３８及び底部ヘッド１１０に入り込む。
【００２７】底部ヘッド１１０の中心から離れた位置で、３つの直線ビーム変換器４３１−４３３は徹底的な検査にとって重要な領域の照会が出来ないことがある。例えば、こう云う変換器は、開口１５８の壁４５２の高側４５０を有効に照会しない。従って、角度をつけたビーム変換器４３４，４３５が、直線ビームが通らない領域を照会する様に設計されている。
【００２８】高い角度の変換器４３５は、その屈折縦方向ビーム４４５を鉛直から４６°に差向け、図５に示す様に、円板形ヘッド４０２の中心軸線Ｗの方に差向ける。この４６°は、任意の炉心内ハウジングの近辺における最大勾配と大まかに対応する。従って、周辺の炉心内ハウジングを交換する時、高い角度の変換器４３５はそのビーム４４５を開口壁４５２の高側４５０と平行に差向ける。
【００２９】中くらいの角度の変換器４３４はその屈折した縦方向ビーム４４４を、垂直から、軸線Ｗの側に２０°の向きに差向ける。中くらいの角度の変換器４３４は、直線ビーム変換器４３１−４３３及び大きい角度の変換器４３５の極限から外れた領域を照会する。図６に示す様に、３つのローラ４５４が円板形ヘッド４０２に取付けられている。ばね４２８の作用により、ローラ４５４は被覆１３８と緊密に接触させられる。ローラ４５４は、擬似的な反射による雑音を最小限に抑える為、容器の底部１１０から変換器４３１−４３５を正しい間隔の所に保つ。更に、ローラ４５４は、走査中、円板形ヘッド４０２が回転し易くする。走査は円板形ヘッド４０２の１回の３６０°にわたる回転を用いる。
【００３０】動作について説明すると、スキャナ１５０がケーブル１５６を介して指令を受取る。その時、スキャナ１５０が第１のプローブ４００を下げ、中心合せ部材４１０が底部ヘッドの開口１５８に、そしてその後心棒１６０の孔４５６に入る様にする。この挿入は、中心合せ部材４１０にテーパつきの端４５８を設けたことによって容易になる。中心合せ部材４１０には僅かなすき間が設けられている。それと心棒１６０の間に挟まった粒子によって、中心合せ部材４１０の回転が拘束された場合、玉軸受集成体４１２は第１のプローブ４００の残りの部分が、この拘束なしに回転することが出来る様にする。
【００３１】上側軸４０８の孔４２６に対してピン４２４が上向きに移動することによって示される様に、ローラ４５４がばね４２８を圧縮する十分な力で被覆１３８と接触するまで、スキャナ１５０が第１のプローブ４００を下げる。変換器４３１−４３５が適切に作動され、スキャナ１５０は円板形ヘッド４０２を予め選ばれた増分に分けて、３６０°にわたって歩進的に回転させる。この増分は包括的に２°乃至６°であることが好ましい。図示の実施例では、４°の増分を用いた。超音波反射を変換器で収集し、その結果得られた欠陥データをケーブル１５６を介して離れた所にあるホスト装置に伝える。スキャナ１５０及び第１のプローブ４００は、工程２１６で、検査の後に取出される。
【００３２】残っている溶接材料に欠陥が見つかった場合、更に加工することによって欠陥材料を除去することが出来る。その上に更に溶接材料を形成しようとする被覆にある欠陥は、場合に応じて取上げることが出来る。追跡検査を利用して、その是正を評価することが出来る。欠陥が見つからないか、又は一旦見つかった欠陥が是正された場合、方法２００の第１の段階２１０が完了し、第２の段階２２０に進むことが出来る。
【００３３】第２の段階２２０は、工程２２１で、溶接装置を下側高圧室１２０に挿入することから始まる。頂部ヘッド１０８は所定位置に配置し、溶接装置の制御ケーブルに対するすき間だけを残す。工程２２２で、容器１０２から排水する。その後、工程２２３で、溶接装置を使って、図８に示す様に、前には検査された被覆１３８及び開口１５８があった所の上に堅固な盛上げ溶接部５０２を形成する。工程２２４で、容器１０２に再び水を満たし、頂部ヘッド１０８を取外す。この時、溶接装置を取出すことが出来る。
【００３４】溶接装置の運動制御装置の為、盛上げ溶接部５０２は、図９に示す様な密実な八角柱の形をしている。工程２２５で、ＥＤＭ機械を挿入して、盛上げ溶接部１０２の外側を滑かにすると共に、その中に開口５０４を開け、こうして図１０及び１１に示す開口つきの盛上げ溶接部５０６を作る。開口５０４は、新しい炉心内ハウジングを入れる為に必要である。粗い八角形の外側を図１１に示す様な滑かな円柱形の外側５０８に平滑することにより、開口つき盛上げ溶接部５０６の検査能力が改善される。
【００３５】工程２２６で、図１２に示す第２のプローブ６００をスキャナ１５０に取付ける。第２のプローブ６００は、図１２に示す様に、プローブ軸６０２、プローブ本体６０４及び中心合せ部材６０６を有する。プローブ本体６０４は下向きに伸びる突起６０８を有する。突起６０８が中心合せ部材６０６の中にはまり、それに対して垂直方向に動くことが出来る。中心合せ部材６０６の中に装着されたばね６１０がプローブ本体６０４を上向きに最大限離れる様に押圧する。
【００３６】プローブ本体６０４には、図１３及び１４に示す様な超音波ビーム６２１−６２９を発生する９個の変換器６１１−６１９を有する。変換器６１９は、そのビーム６２９が、図１３に示す様に、半径方向外向きに盛上げ溶接部５０６に差向けられる様な向きになっている。変換器６１１−６１８は４個ずつの２つの群に分けて配置されている。これらの群は、プローブ本体６０４の両側にある凹部内に配置される。
【００３７】第１の群は、盛上げ溶接部５０６の外径を標的とした４個の変換器６１１−６１４を有する。図１３R>３に示す様に、変換器６１１はそのビーム６２１が上向きになる様な向きであり、変換器６１２はそのビーム６２２が下向きになる様な向きである。図１４に示す様に、変換器６１３はそのビーム６２３が時計廻りになる様な向きであり、変換器６１４はそのビーム６２４が反時計廻りになる様な向きである。
【００３８】第２の群は、何れも盛上げ溶接部５０６の内径を標的とする４つの変換器６１５−６１８を含む。図１３に示す様に、変換器６１５はそのビーム６２５が上向きになる様な向きであり、変換器６１６はそのビーム６２６が下向きになる様な向きである。図１４に示す様に、変換器６１７はそのビーム６２７が時計廻りになる様な向きであり、変換器６１８はそのビーム６２８が反時計廻りになる様な向きである。
【００３９】動作について説明すると、プローブ軸６０２をスキャナ軸１５４にバヨネット接続する。プローブ６００の同軸ケーブル（図に示してない）をスキャナ１５０の同軸ケーブルに接続して、プローブ変換器６１１−６１９とスキャナ１５０の間で両方向の連絡が出来る様にする。プローブ６００を取付けたスキャナ１５０を工程２２７で、炉心領域１０４の下方及び開口１５８の上方の同じ場所に取付ける。
【００４０】スキャナ１５０が、中心合せ部材６０６の底部が心棒１６０にある孔４５６の底に接するまで、第２のプローブ６００を下げる。最初、変換器６１１−６１９は盛上げ溶接部５０６の頂部か又はその上方にある。変換器６１１−６１９を作動し、ビーム６２１−６２９を発生する。スキャナ１５０がプローブ６００を垂直方向下向きに駆動し、図１３に示す様に、ばね６１０を圧縮してプローブ６００を下げる。変換器が盛上げ溶接部５０６の底に達した時、スキャナ１５０がプローブを４°回転させ、プローブ本体６０４が上向きに走査する。この走査は、間に回転をおいて垂直掃引を続ける。工程２２８で、このラスタ運動が３６０°の回転にわたって続けられる。その後、スキャナ１５０及び第２のプローブ６００を工程２２９で持上げて取出す。検出された欠陥は盛上げ溶接部の修理、又は除去して新しい盛上げ溶接部の形成を必要とする。欠陥が検出されなければ、又は一旦検出された欠陥を是正したら、第２の段階２２０は完了する。
【００４１】第３の段階２３０では、工程２３１で再びＥＤＭ機械を挿入して、盛上げ溶接部５０６にＪ字形部分７０２を形成する。Ｊ字形部分７０２は、図１５に示す様に、Ｊ字形断面を持つ環状溝である。その後ＥＤＭ機械を取出す。図１６に示す「シルクハット形封じ」７０４を開口５０４の上に配置する。シルクハット形封じ７０４は、その形から名付けられているが、容器１０２内に水を入れたまゝ、新しい炉心内ハウジング７０６を挿入する為のすき間を作る。
【００４２】心棒１６０を取外し、新しい炉心内ハウジング７０６にハイドロスェージを挿入する。このハウジングは工程２３２で取付ける。取外した炉心内ハウジング３０２は炉心内案内管３０６まで伸びていたが、それと異なり、新しい炉心内ハウジング７０６は新しい盛上げ溶接部５０６より約６吋上方までしか伸びていない。この６吋のすき間がシルクハット形封じ７０４で埋め合されている。
【００４３】ハイドロスェージにポンプ作用をかけ、炉心内ハウジング７０６を底部ヘッド１１０の高さの所で膨らませ、底部ヘッドと封着する。この封じは、一旦シルクハット形封じ７０４を取外しても、底部ヘッド１１０と炉心内ハウジング７０６の間で、容器１０２から水が漏れるのを防止する。ハイドロスェージを取外し、炉心内ハウジング７０６の底部を密封して、炉心内ハウジング７０６の内部を通って水が容器１０２から脱出することを防止する。
【００４４】次に工程２３３で溶接装置を容器１０２に挿入する。頂部ヘッド１０８は容器１０２に配置する。工程２３４で容器１０２から排水する。シルクハット形封じ７０４を取除く。工程２３５で、図１７に示すＪ字形溶接部８１０を形成する。炉心内ハウジング７０６の底部にある封じを取除く。図１９に示すフランジ９０６を新しい炉心内ハウジング７０６に取付けて、容器の内部を密封する。工程２３６で、容器１０２に再び水を満たす。頂部ヘッド１０８及び溶接装置を取外す。
【００４５】工程２３７で、図１７に示す様に、軸８０２及びテーパつきの底部を持つ円柱形のプローブ・ヘッド８０４を持つ第３のプローブ８００をスキャナ軸１５４に取付ける。プローブ８００の同軸ケーブル（図に示してない）をスキャナ１５０の同軸ケーブルと接続する。その後、工程２３８で、スキャナ１５０を新しい炉心内ハウジング７０６より約４吋上方の所に取付ける。
【００４６】プローブ８００は、新しい炉心内ハウジング７０６の中に適切なすき間をもってはまる位の比較的小さい直径を持っている。第３のプローブ８００の外壁には、幾つかのばね加重のボール８０６がある。ばねがボールを外向きに押圧する。ハウジングの内壁がこれらのボールと圧接し、ばねを圧縮し、こうして第３のプローブ８００を炉心内ハウジング７０６内で中心合せする。
【００４７】第３のプローブ８００は５つのビーム８２１−８２５を発生する５つの変換器８１１−８１５を有する。図１７に示す様に、変換器８１１はビーム８２１が真直ぐ炉心内ハウジング７０６に差向けられる様な向きである。勿論、全てのビームは半径方向成分を含んでいるが、残りの変換器はそのビームの半径方向以外の成分が特徴である。変換器８１２はビーム８２２が上向きになる様な向きであり、変換器８１３はビーム８２３が下向きになる様な向きである。図１９に示す様に、変換器８１４はビーム８２４が時計廻りになる様な向きであり、変換器８１５はビーム８２５が反時計廻りになる様な向きである。
【００４８】スキャナ１５０が、第２のプローブ６００に使われたのと同様な円筒形ラスタに沿って第３のプローブ８００を駆動するが、今の場合は、工程２３９で、新しいハウジング７０６及びＪ字形溶接部８１０に欠陥があるかどうかを超音波検査する。変換器８１１−８１５のラスタ動作により、Ｊ字形溶接部及び炉心内ハウジング７０６の隣接した容積の超音波検査が行なわれる。工程２４０で、スキャナ１５０及び第３のプローブ８００を取出し、実質的に第３の段階２３０を完了する。
【００４９】欠陥が見つからないか、一旦検出された欠陥が是正されたら、この方法２００は完成へ進めることが出来る。この目的の為、図１９に示す様に、結合管９０２を垂直方向には、新しい炉心内ハウジング７０６と炉心内案内管３０６の残りの部分との間の位置まで、横から挿入する。両端にある締りばめ結合部９０４を垂直方向に移動して、隣接したハウジング及び管の上に来る様にする。その後、締りばめ結合部９０４に蒸気を適用して、締りばめ結合部を炉心内案内管３０６及び新しい炉心内ハウジング７０６に取付け、工程２４１を完了する。
【００５０】この点で、修理過程をやり易くする為に前に取外した原子炉部品を、工程２４２で原子炉１００の運転を再開するのに備えて、再び取付け又はもと通りにすることが出来る。この発明のこの他の実施例では、手順及び装置に変形が考えられる。使われない装置は、原子炉から完全に取外してもよいし、後で使う為に炉心内に保管してもよい。溶接を水中で行なうことが出来れば、原子炉から排水する必要はない。適正な保護が得られゝば、全ての手順は水なしでも行なうことが出来る。水の代りに、異なる減速材を使うことが出来る。こゝで開示した実施例に対する上記並びにその他の変形は、この発明によって得られるものであり、この発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を実施する原子炉の簡略側面図。
【図２】この発明による方法のフローチャート。
【図３】図１の原子炉一部分の簡略側面図で、交換しようとする指示された炉心内ハウジングを示す。
【図４】図３に示す原子炉の部分であるが、指示された炉心内ハウジングを取去った後の部分の簡略側面図。
【図５】図２の方法で使われる第１の超音波プローブの側面図であって、その変換器のビーム・パターンを示す。
【図６】図５のプローブの円板形ヘッドの底面図で変換器の配置を示す。
【図７】図５のプローブの部品を機械的に結合するのに使われるボールの簡略平面図。
【図８】図４に示した原子炉の一部分であるが、密実な盛上げ溶接部を形成した後のこの部分の簡略側面図。
【図９】図８の密実な盛上げ溶接部の平面図。
【図１０】図８に示した原子炉部分であるが、図８の盛上げ溶接部が加工されて、開口つきの盛上げ溶接部となった後の部分の簡略側面図。
【図１１】図１０の開口つき盛上げ溶接部の平面図。
【図１２】図２の方法に使われる（圧縮されていない状態にある）第２のプローブの簡略側面図。
【図１３】圧縮された状態にある図１２の第２のプローブの簡略側面図。
【図１４】図１２の第２のプローブのビーム・パターンを示す平面図。
【図１５】図１０に示した原子炉の一部分であるが、盛上げ溶接部にＪ字形部分を加工した後のこの部分の簡略側面図。
【図１６】図１５に示した原子炉の一部分であるが、盛上げ溶接部を介して交換の炉心内ハウジングが挿入された後のこの部分の簡略側面図。
【図１７】図２の方法に使われる第３のプローブの簡略側面図。
【図１８】図１７のプローブのビーム・パターンを示す平面断面図。
【図１９】図１６に示した原子炉の一部分であるが、Ｊ字形溶接部が形成され且つ管継手を取付けた後のこの部分の簡略側面図。
【符号の説明】
１１０ 容器の底部ヘッド
１４４ 炉心内計装ハウジング
１５８ 開口
４００，６００，８００ プローブ
５０２ 盛上げ溶接部
【０００１】
【発明の背景】この発明は原子炉、更に具体的に云えば、沸騰水形原子炉を修理する方法に関する。原子炉は、その使用に伴う有害物質のリスクを最小限に抑える様に控え目の仕様になっている。原子炉容器の壁は数吋の厚さであり、原子炉の部品には最も丈夫な材料が使われる。それでも、部品が何十年も極端な応力を受けた場合の破損と云う万が一の場合を考えることが必要である。こう云う万が一の備えとしては、何重もの予防装置だけでなく、起こった問題を是正する手順も必要である。
【０００２】こゝで問題とするのは炉心内ハウジングに関係する欠陥である。炉心内計装ハウジングをこゝでは単に「炉心内ハウジング」と呼ぶが、炉心を監視する為に使われる計装と、この計装が収集したデータを解析する為に使われるホスト装置の間のリンクを収容している。ハウジングは筒状であって、原子炉容器の底部を通抜け、この底部に溶接されている。炉心内ハウジングに関係する欠陥は、ハウジング自体、ハウジングを容器の底部に結合している溶接部、並びにハウジングの近辺にある容器の底部の欠陥を含む。こう云う欠陥は、原子炉容器からの漏れの原因になったり或いは招くことがある。したがって、こう云う欠陥を取上げる方法が必要である。
【０００３】大がゝりな方式は原子炉の長期的な運転停止を必要とする。原子炉を取替えたり、取外し、修理して再び取付けることがある。こう云う方式は極めてコストがかゝり、その代案が非常に望ましい。ある炉心内ハウジング欠陥は、スリーブを炉心内ハウジングの上に挿入して欠陥を覆い、漏れが起こり得るとしても、それを止めることによって、対処することが出来る。然し、こう云う継ぎ接ぎ（patch ）方式は実際にその欠陥を処理するものではなく、更に疲労が進むと、こう云う欠陥が増大し続ける。更に、スリーブとハウジングの間の溶接部が新たな欠陥の原因個所になり得る。
【０００４】更に最近になって、交換する以外の原子炉の部品に対する影響が極く小さい炉心内ハウジングを交換する方法が開発された。この方法は、原子炉から全ての燃料を取出し、放射露出を最小限に抑える為に、大抵の工程を水中で行なう。比較的永久的な修理が出来ると共に比較的経済的であるが、この方法は１００を越える一連の手順を用い、その手順の中には新しい欠陥を招く惧れのあるものがある。こう云う欠陥は、この交換方法を繰返さざるを得なくなる程重大になることがある。こう云う繰返しは時間を浪費してコストがかゝる点で望ましくない。必要とされるのは、炉心内ハウジング欠陥の比較的永久的な修理を行なう方法として、比較的経済的で、好ましくは原子炉装置を乱すことが極く小さい改良された方法である。
【０００５】
【発明の要約】この発明では、炉心内ハウジングを交換する改良された方法が、１つにまとまった一連の超音波検査を用いる。超音波検査は、修理手順が欠陥を持ち込む場合に要求される再修理の規模を最小限に抑える。更にこの発明では、超音波検査を含む大抵の工程が水中で行なわれて、放射露出を最小限に抑える。
【０００６】この方法には３つの主な段階があり、各々の段階は構成上の大きい目的とそれに伴う超音波検査を含む。第１の段階は、もとのハウジングを取出し、原子炉容器の底部にある残っている溶接材料及び露出した被覆を検査することである。第２の段階は、盛上げ溶接部（weld buildup）を形成し、この盛上げ溶接部を超音波検査することである。第３の段階は、新しいハウジングを盛上げ溶接部に溶接し、新しいハウジング及び盛上げ溶接部に対するその取付け部を超音波検査することである。
【０００７】この方法はもとの炉心内ハウジングを取出すことから始まる。最初、原子炉から全ての燃料を取出し、空にした炉心領域を残す。原子炉容器は通常の水準まで水で充填したまゝにする。第１の超音波プローブを持つ超音波スキャナを開口の上に取付ける。この開口は、炉心内ハウジングを原子炉の底部から通す為の開口である。取出されたハウジングによって開いた空間内で、炉心領域の下方にスキャナを取付ける。
【０００８】取付けた第１のプローブは円板形のプローブ・ヘッドを持ち、これはこのヘッドとスキャナの間の垂直軸に対して自由に傾くことが出来る。プローブ・ヘッドを原子炉の底部と接触するまで下げると、プローブ・ヘッドの向きは底部の局部的な輪郭と同形になる。円板形プローブ・ヘッドを軸の軸線の周りに回転しながら、原子炉の底部の被覆並びに取除かれていない溶接材料の超音波検査を行なう。底部の局部的な輪郭との同形性を保つ為に、必要に応じて、プローブ・ヘッドは連続的に向きを変える。スキャナ及び第１のプローブを原子炉容器から取出す。欠陥が見つからなければ、又は検出された欠陥が適正に是正されたら、この手順は次の様に続けられる。
【０００９】容器から水を取出す。開口の上に盛上げ溶接部を形成する。容器を再び水で満たし、炉心領域を水没させる。更に、盛上げ溶接部の外側を滑かに加工して、この後の超音波検査を助ける。もとの底部の開口を通って出入りが出来る様にする為に、盛上げ溶接部に開口を加工する。一旦盛上げ溶接部が仕上げられたら、第２の超音波プローブをスキャナに取付ける。スキャナを炉心内ハウジングを取出したことによって開いた空間に固定する。第２のプローブのヘッドは比較的大きい直径を持っていて、それが盛上げ溶接部の内壁に隣合った環状部分を除いて、盛上げ溶接部を通る開口の大部分を埋める。プローブ・ヘッドで盛上げ溶接部の開口に沿って垂直方向に走査し、欠陥があるかどうか、盛上げ溶接部を検査する。垂直走査の合間に、ヘッドは適当な、例えば２°−６°の増分で、円周方向に歩進させる。この増分は相次ぐ走査が必ず重なり合って、検査で飛越す容積がない様に選ばれる。こうして、盛上げ溶接部の円筒形ラスタ走査が実施される。スキャナ及びそれに取付けられた第２のプローブを原子炉から取出す。もう一度、欠陥が見つからないか或いは検出された欠陥が適正に是正されら、手順は次に続く。
【００１０】盛上げ溶接部の開口に隣接して、盛上げ溶接部の頂部に、Ｊ字形断面を持つ環状溝を加工する。このＪ字形を作るのは、盛上げ溶接部と交換用炉心内ハウジングの間の溶接部の準備である。この交換用炉心内ハウジングを容器の底部から上向きに挿入する。新しいハウジングは、容器の底部の輪郭から数吋上方までしか伸びない。一旦交換用炉心内ハウジングを取付けたら、原子炉から水を取出し、前に作ったＪ字形の所で、ハウジングを盛上げ溶接部にＪ字形に溶接する。原子炉に再び水を張る。
【００１１】第３のプローブをスキャナに取付け、第３のプローブを取付けたスキャナを装入されたハウジングのすぐ上に固定する。この第３のプローブのヘッドは比較的直径の小さい円筒であって、交換用ハウジングの内部にすき間をもってはまる。この第３のヘッドをハウジングの中に下げ、ハウジング及びＪ字形溶接部の円筒形ラスタ走査を実施する。第３のプローブを取付けたスキャナを取出す。欠陥が見つからないか、或いは検出された欠陥が是正されたら、それ以上の超音波検査は必要ではない。締りばめ結合集成体を交換用ハウジング及び関連する炉心内案内管に取付ける。締りばめ結合部を固定する為に蒸気を加える。修理は実質的に完了する。
【００１２】こうして出来た構造は、締りばめ結合部が存在することによって、初めのものとは異なるが、ハウジングが盛上げ溶接部及び容器の底部に取付けられている所では、実質的に「新品同様」である。この修理は近くにある部品を乱すことなく行なわれ、原子炉は最小限の遅延で、運転状態に戻すことが出来る。この修理は種々の継ぎ接ぎ方式よりも一層永久的であり、原子炉の大幅な分解を必要とする大がゝりな方式よりも、一層経済的で便利である。この発明の上記並びにその他の特徴及び利点は、以下図面について説明する所から明らかになろう。
【００１３】
【好ましい実施例の説明】沸騰水形原子炉１００をこの発明の方法に従って修理する過程が図１に示されている。原子炉１００は、図１に示す様に、原子炉容器１０２、原子炉炉心領域１０４及びシュラウド１０６を有する。容器１０２は頂部ヘッド１０８、底部ヘッド１１０及び円筒形側壁１１２を有する。原子炉の運転中、炉心領域１０４には垂直方向に伸びる燃料束１１４の配列がある。（燃料束１１４及び頂部ヘッド１０８を破線で示したのは、図１に示す時点では、それらが取外されているからである）原子炉を運転している時、水が（矢印１１６で示す様に）炉心領域１０４を上向きに、その後環状立下り部１１８へ、そして下側高圧室１２０へと下向きに循環し、再び炉心領域１０４を上向きに通る。炉心領域１０４の中を上昇する若干の水が、束１１４内の核分裂燃料が核分裂する時に放出される熱によって蒸気に変換される。蒸気が蒸気出口ノズル１２２を介して容器１０２を出て行き、そこから発電機を駆動するタービンに送られる。タービンにエネルギを供給した後、蒸気が復水し、この復水が給水ノズル１２４を介して容器１０２に戻り、給水スパージャ１２６を介して立下り部１１８の周りに分配される。
【００１４】燃料束１１４が炉心板１２８によって案内され、上側案内部１３０によって上から所定位置に保持される。炉心のエネルギは、制御棒駆動（ＣＲＤ）ハウジング１３４内に収容された制御棒駆動部によって駆動されて、制御棒案内管１３０の中を垂直方向に摺動する制御棒を挿入したり、引込めたりすることによって調整される。ＣＲＤハウジング１３４が短管１３６に溶接されており、この短管が容器１０２の底部ヘッド１１０にある対応する開口に溶接されている。底部ヘッド１１０の内面には被覆１３８がある。
【００１５】炉心内ハウジング集成体１４０に設けられた中性子束モニタにより、炉心エネルギが監視される。各々の炉心内ハウジング集成体１４０が計装案内管１４２及び炉心内ハウジング１４４を有する。各々の炉心内ハウジング１４４は底部ヘッド１１０を通抜け、それが溶接されている対応する計装案内管１４２と突合せになる。炉心内監視計器が、下から炉心内ハウジング１４４を介して原子炉１１０の中に挿入される。炉心領域１０４内での計装の動きが、計装案内管１４２によって垂直方向に案内される。炉心内ハウジング集成体１４０を案内管１４２とハウジング１４４に分割することにより、原子炉の製造が容易になる。この代りに、１本の管が炉心内ハウジング及び計装案内管の両方の作用をしてもよい。
【００１６】図１にその進行を示した修理の際、容器の被覆された底部ヘッド１１０にある溶接部の検査により、修理を必要とする様な炉心内ハウジングに関係する欠陥が確認されている。容器の頂部ヘッド１０８を容器の側壁１１２から取外す。全ての燃料束１１４を炉心領域１０４から取出す。これによって炉心領域１０４を通るアクセス部１４６が出来、これを介してスキャナ１５０及びその他の修理装置を下側高圧室１２０に挿入することが出来る。
【００１７】スキャナ１５０は、ブラケット１５２を使って、隣接するＣＲＤハウジング１３４をブレースとする。スキャナ１５０がスキャナ軸１５４を持ち、これがバヨネット取付け部を持っていて、この取付け部にプローブを取付けることが出来る。ケーブル１５６がスキャナ１５０に電力並びに制御指令を供給すると共に、スキャナ１５０からのデータを外部のホスト・コンピュータ装置に伝送する。スキャナ１５０は、その間の連絡が出来る様に、互換性を持つプローブに取付けられた同じ様なケーブルに接続される短い同軸ケーブル（図に示してない）を有する。
【００１８】指示された炉心内ハウジング集成体の一部分を取外して、容器の底部ヘッド、並びにこの炉心内ハウジングを容器の底部ヘッドに取付けている溶接部の検査が出来る様にする。開口１５８が容器の底部ヘッド１１０に開けられている。新しい炉心内ハウジングを開口１５８から挿入し、指示された炉心内ハウジング集成体の修理を行なう為に所定位置に溶接する。図１に示す工程では、容器１０２から水が脱出しない様にする為、開口１５８は心棒１６０で塞がれている。
【００１９】その進行中を図１に示した修理を行なうこの発明の方法２００のフローチャートが図２に示されている。この方法２００は、炉心内ハウジング１４４、炉心内ハウジングを底部ヘッド１１０に結合している溶接材料、及び底部ヘッドの局部的な被覆の欠陥の修理（例えば図１に示す様な）を行なう。方法２００は３つの段階を有する。第１の段階２１０は指示された炉心内ハウジングを取外し、底部ヘッド１１０の溶接区域を検査することである。第２の段階２２０は盛上げ溶接部を作ってそれを検査することである。第３の段階２３０は新しい炉心内ハウジングを挿入して溶接し、この取付けに使われた溶接部を検査することである。
【００２０】第１の段階２１０は、工程２１１で、修理が指示された炉心内ハウジングに対する出入りが出来る様にすることである。この出入りが出来る様にする為、原子炉１００の運転を停止し、容器の頂部ヘッド１０８を容器１０２から分離する。全ての燃料束１１４を取出し、アクセス部１４６を作る。蒸気分離器及び蒸気乾燥器の様な他の種々の部品（図に示してない）も取外して、炉心領域１０４の下方の下側高圧室１２０に出入り出来る様にする。
【００２１】工程２１２で、図３に示した指示された炉心内ハウジング集成体３００の一部分を取外す。この取外しの前、指示された炉心内ハウジング３０２は下からフランジ３０３によって密封する。炉心領域１０４の中を下向きに通して、放電機械（ＥＤＭ）を下側高圧室１２０に挿入し、それを使って炉心内ハウジング集成体３００に切込みを作り、もとの盛上げ溶接部３０４より上方にある炉心内ハウジングの部分を切離す。取付けられた安定バー３０８より下方にある取付けられた炉心内案内管３０６の下側部分も取外す。この過程により、必然的に炉心内案内管３０６と炉心内ハウジング３０２の間にある溶接部３１０も取外される。ＥＤＭ機械を使って、大部分の盛上げ溶接部３０４をも取除き、図４に示す様に、底部ヘッド１１０に開口１５８を露出させる。露出させた開口１５８を上から密封し、炉心内ハウジング３０２の残っている部分を容器１０２の下方から取除く。図１に示す心棒１６０を下から開口１５８に挿入し、容器１０２内に水を入れたまゝ、開口１５８の上方にある封じを取外すことが出来る様にする。
【００２２】工程２１３で、図５に示す第１のプローブ４００をスキャナ軸１５４に取付ける。工程２１４で、第１のプローブ４００を取付けたスキャナ１５０を、炉心内ハウジング３０２を取外したことによって空いた空間内の下側高圧室１２０に取付ける。スキャナ１５０は、図４に示した開口１５８のＺ軸に沿ってその軸１５４が伸びる様に整合させる。スキャナ１５０は基本的には円筒形であって、下側高圧室１２０の中に送出すことが出来る位に小さい直径を有する。ブラケット１５２がスキャナ１５０を隣接した制御棒駆動ハウジング１３４の間で位置ぎめする。スキャナ１５０はケーブル１５６を介して外部と連絡する。このケーブルは炉心領域１０４を上向きに伸び、容器１０２から出て行く。図１には、工程２１４が完了した時の原子炉１００が示されている。
【００２３】方法２００の第２の段階２２０で形成される盛上げ溶接部の下に来る様な面及び容積の第１の超音波走査（Ｕ走査）に第１のプローブ４００を使う。従って、残っている盛上げ溶接部、開口１５８の壁、局部的な被覆、及び底部ヘッドの隣接する容積が超音波で照会される。第１のプローブ４００は円板形ヘッド４０２（図５及び６参照）を持ち、これは結合ボール４０６を介して下側軸４０４に傾動自在に結合されている。下側軸４０４が上側軸４０８に結合され、上側軸がスキャナ軸１５４にバヨネット接続されている。中心合せ部材４１０が玉軸受集成体４１２を介して下側軸４０４の底部に結合され、下側軸４０４及び中心合せ部材４１０の相対的な回転が出来る様にしている。プローブ４００は、その間で連絡が出来る様に、スキャナ１５０の同軸ケーブルと合さる同軸ケーブル（図に示してない）をも有する。
【００２４】結合ボール４０６は球形で、図７に示す様に、垂直の孔４１４、横方向の孔４１６及び環状溝４１８を有する。下側軸４０４が垂直の孔４１４を通り、横方向の孔４１６及び下側軸４０４を通るピン４２０が、結合ボール４０６及び下側軸４０４が、図５に示す様に相対的に回転出来る様にしている。従って、実際的には、結合ボール４０６が下側軸４０４にしっかりと結合されている。環状溝４１８は、垂直孔４１４の両端を通る大円である。図５に見られる様に、円板形ヘッド４０２は溝４１８に結合する１対のピン４２２を有する。この構成により、円板形ヘッド４０２が下側軸４０４に対して、溝４１８の周りに傾動することが出来る。従って、底部ヘッド１１０に圧接する様に下げられた時、円板形ヘッド４０２は底部ヘッド４１０の局部的な輪郭と同形になる様に傾動することが出来る。
【００２５】下側軸４０４が上側軸４０８にはまっている。下側軸４０４の外向きに伸びるピン４２４が、図５に示す様に、上側軸４０８の垂直方向に細長い孔４２６を通抜ける。この構成により、相対的な回転は出来ないが、軸４０４，４０８の垂直方向の相対的な動きが制限される。下側軸４０４と上側軸４０８の間の空間にあるばね４２８が、ピン４２４及び孔４２６によって許される範囲まで、両方の軸を離す様に押圧し、プローブ４００を被覆１３８の方に押し下げる。
【００２６】走査は、軸４０４，４０８によって構成されたリンク機構を介して、スキャナ軸１５４、従って円板形プローブ・ヘッド４０２を回転させることを含む。円板形ヘッド４０２には、全体的に下向きの５つの変換器４３１−４３５があり、これらが工程２１５で、開口１５８に隣接した面及び容積を走査する。円板形ヘッド４０２の変換器４３１−４３５は、図５及び６に示す様に、内側、中間及び周辺の直線ビーム変換器４３１，４３２，４３３と中くらいの角度及び大きい角度の変換器４３４，４３５とを含む。プローブ４００からの同軸ケーブルがスキャナ１５０の同軸ケーブルと合さって、変換器４３１−４３５及びスキャナ１５０の間で両方向の連絡が出来る様にしている。直線ビーム変換器４３１，４３２，４３３は、図５に示す様に、夫々のビーム４４１，４４２，４４３を円板形ヘッド４０２に対して垂直に差向ける。円板形ヘッド４０２は、底部ヘッド４１０の内面にある隣接した被覆１３８と平行であるから、これらのビームは屈折によって曲がらない。従って、これらのビームは真直ぐに被覆１３８及び底部ヘッド１１０に入り込む。
【００２７】底部ヘッド１１０の中心から離れた位置で、３つの直線ビーム変換器４３１−４３３は徹底的な検査にとって重要な領域の照会が出来ないことがある。例えば、こう云う変換器は、開口１５８の壁４５２の高側４５０を有効に照会しない。従って、角度をつけたビーム変換器４３４，４３５が、直線ビームが通らない領域を照会する様に設計されている。
【００２８】高い角度の変換器４３５は、その屈折縦方向ビーム４４５を鉛直から４６°に差向け、図５に示す様に、円板形ヘッド４０２の中心軸線Ｗの方に差向ける。この４６°は、任意の炉心内ハウジングの近辺における最大勾配と大まかに対応する。従って、周辺の炉心内ハウジングを交換する時、高い角度の変換器４３５はそのビーム４４５を開口壁４５２の高側４５０と平行に差向ける。
【００２９】中くらいの角度の変換器４３４はその屈折した縦方向ビーム４４４を、垂直から、軸線Ｗの側に２０°の向きに差向ける。中くらいの角度の変換器４３４は、直線ビーム変換器４３１−４３３及び大きい角度の変換器４３５の極限から外れた領域を照会する。図６に示す様に、３つのローラ４５４が円板形ヘッド４０２に取付けられている。ばね４２８の作用により、ローラ４５４は被覆１３８と緊密に接触させられる。ローラ４５４は、擬似的な反射による雑音を最小限に抑える為、容器の底部１１０から変換器４３１−４３５を正しい間隔の所に保つ。更に、ローラ４５４は、走査中、円板形ヘッド４０２が回転し易くする。走査は円板形ヘッド４０２の１回の３６０°にわたる回転を用いる。
【００３０】動作について説明すると、スキャナ１５０がケーブル１５６を介して指令を受取る。その時、スキャナ１５０が第１のプローブ４００を下げ、中心合せ部材４１０が底部ヘッドの開口１５８に、そしてその後心棒１６０の孔４５６に入る様にする。この挿入は、中心合せ部材４１０にテーパつきの端４５８を設けたことによって容易になる。中心合せ部材４１０には僅かなすき間が設けられている。それと心棒１６０の間に挟まった粒子によって、中心合せ部材４１０の回転が拘束された場合、玉軸受集成体４１２は第１のプローブ４００の残りの部分が、この拘束なしに回転することが出来る様にする。
【００３１】上側軸４０８の孔４２６に対してピン４２４が上向きに移動することによって示される様に、ローラ４５４がばね４２８を圧縮する十分な力で被覆１３８と接触するまで、スキャナ１５０が第１のプローブ４００を下げる。変換器４３１−４３５が適切に作動され、スキャナ１５０は円板形ヘッド４０２を予め選ばれた増分に分けて、３６０°にわたって歩進的に回転させる。この増分は包括的に２°乃至６°であることが好ましい。図示の実施例では、４°の増分を用いた。超音波反射を変換器で収集し、その結果得られた欠陥データをケーブル１５６を介して離れた所にあるホスト装置に伝える。スキャナ１５０及び第１のプローブ４００は、工程２１６で、検査の後に取出される。
【００３２】残っている溶接材料に欠陥が見つかった場合、更に加工することによって欠陥材料を除去することが出来る。その上に更に溶接材料を形成しようとする被覆にある欠陥は、場合に応じて取上げることが出来る。追跡検査を利用して、その是正を評価することが出来る。欠陥が見つからないか、又は一旦見つかった欠陥が是正された場合、方法２００の第１の段階２１０が完了し、第２の段階２２０に進むことが出来る。
【００３３】第２の段階２２０は、工程２２１で、溶接装置を下側高圧室１２０に挿入することから始まる。頂部ヘッド１０８は所定位置に配置し、溶接装置の制御ケーブルに対するすき間だけを残す。工程２２２で、容器１０２から排水する。その後、工程２２３で、溶接装置を使って、図８に示す様に、前には検査された被覆１３８及び開口１５８があった所の上に堅固な盛上げ溶接部５０２を形成する。工程２２４で、容器１０２に再び水を満たし、頂部ヘッド１０８を取外す。この時、溶接装置を取出すことが出来る。
【００３４】溶接装置の運動制御装置の為、盛上げ溶接部５０２は、図９に示す様な密実な八角柱の形をしている。工程２２５で、ＥＤＭ機械を挿入して、盛上げ溶接部１０２の外側を滑かにすると共に、その中に開口５０４を開け、こうして図１０及び１１に示す開口つきの盛上げ溶接部５０６を作る。開口５０４は、新しい炉心内ハウジングを入れる為に必要である。粗い八角形の外側を図１１に示す様な滑かな円柱形の外側５０８に平滑することにより、開口つき盛上げ溶接部５０６の検査能力が改善される。
【００３５】工程２２６で、図１２に示す第２のプローブ６００をスキャナ１５０に取付ける。第２のプローブ６００は、図１２に示す様に、プローブ軸６０２、プローブ本体６０４及び中心合せ部材６０６を有する。プローブ本体６０４は下向きに伸びる突起６０８を有する。突起６０８が中心合せ部材６０６の中にはまり、それに対して垂直方向に動くことが出来る。中心合せ部材６０６の中に装着されたばね６１０がプローブ本体６０４を上向きに最大限離れる様に押圧する。
【００３６】プローブ本体６０４には、図１３及び１４に示す様な超音波ビーム６２１−６２９を発生する９個の変換器６１１−６１９を有する。変換器６１９は、そのビーム６２９が、図１３に示す様に、半径方向外向きに盛上げ溶接部５０６に差向けられる様な向きになっている。変換器６１１−６１８は４個ずつの２つの群に分けて配置されている。これらの群は、プローブ本体６０４の両側にある凹部内に配置される。
【００３７】第１の群は、盛上げ溶接部５０６の外径を標的とした４個の変換器６１１−６１４を有する。図１３R>３に示す様に、変換器６１１はそのビーム６２１が上向きになる様な向きであり、変換器６１２はそのビーム６２２が下向きになる様な向きである。図１４に示す様に、変換器６１３はそのビーム６２３が時計廻りになる様な向きであり、変換器６１４はそのビーム６２４が反時計廻りになる様な向きである。
【００３８】第２の群は、何れも盛上げ溶接部５０６の内径を標的とする４つの変換器６１５−６１８を含む。図１３に示す様に、変換器６１５はそのビーム６２５が上向きになる様な向きであり、変換器６１６はそのビーム６２６が下向きになる様な向きである。図１４に示す様に、変換器６１７はそのビーム６２７が時計廻りになる様な向きであり、変換器６１８はそのビーム６２８が反時計廻りになる様な向きである。
【００３９】動作について説明すると、プローブ軸６０２をスキャナ軸１５４にバヨネット接続する。プローブ６００の同軸ケーブル（図に示してない）をスキャナ１５０の同軸ケーブルに接続して、プローブ変換器６１１−６１９とスキャナ１５０の間で両方向の連絡が出来る様にする。プローブ６００を取付けたスキャナ１５０を工程２２７で、炉心領域１０４の下方及び開口１５８の上方の同じ場所に取付ける。
【００４０】スキャナ１５０が、中心合せ部材６０６の底部が心棒１６０にある孔４５６の底に接するまで、第２のプローブ６００を下げる。最初、変換器６１１−６１９は盛上げ溶接部５０６の頂部か又はその上方にある。変換器６１１−６１９を作動し、ビーム６２１−６２９を発生する。スキャナ１５０がプローブ６００を垂直方向下向きに駆動し、図１３に示す様に、ばね６１０を圧縮してプローブ６００を下げる。変換器が盛上げ溶接部５０６の底に達した時、スキャナ１５０がプローブを４°回転させ、プローブ本体６０４が上向きに走査する。この走査は、間に回転をおいて垂直掃引を続ける。工程２２８で、このラスタ運動が３６０°の回転にわたって続けられる。その後、スキャナ１５０及び第２のプローブ６００を工程２２９で持上げて取出す。検出された欠陥は盛上げ溶接部の修理、又は除去して新しい盛上げ溶接部の形成を必要とする。欠陥が検出されなければ、又は一旦検出された欠陥を是正したら、第２の段階２２０は完了する。
【００４１】第３の段階２３０では、工程２３１で再びＥＤＭ機械を挿入して、盛上げ溶接部５０６にＪ字形部分７０２を形成する。Ｊ字形部分７０２は、図１５に示す様に、Ｊ字形断面を持つ環状溝である。その後ＥＤＭ機械を取出す。図１６に示す「シルクハット形封じ」７０４を開口５０４の上に配置する。シルクハット形封じ７０４は、その形から名付けられているが、容器１０２内に水を入れたまゝ、新しい炉心内ハウジング７０６を挿入する為のすき間を作る。
【００４２】心棒１６０を取外し、新しい炉心内ハウジング７０６にハイドロスェージを挿入する。このハウジングは工程２３２で取付ける。取外した炉心内ハウジング３０２は炉心内案内管３０６まで伸びていたが、それと異なり、新しい炉心内ハウジング７０６は新しい盛上げ溶接部５０６より約６吋上方までしか伸びていない。この６吋のすき間がシルクハット形封じ７０４で埋め合されている。
【００４３】ハイドロスェージにポンプ作用をかけ、炉心内ハウジング７０６を底部ヘッド１１０の高さの所で膨らませ、底部ヘッドと封着する。この封じは、一旦シルクハット形封じ７０４を取外しても、底部ヘッド１１０と炉心内ハウジング７０６の間で、容器１０２から水が漏れるのを防止する。ハイドロスェージを取外し、炉心内ハウジング７０６の底部を密封して、炉心内ハウジング７０６の内部を通って水が容器１０２から脱出することを防止する。
【００４４】次に工程２３３で溶接装置を容器１０２に挿入する。頂部ヘッド１０８は容器１０２に配置する。工程２３４で容器１０２から排水する。シルクハット形封じ７０４を取除く。工程２３５で、図１７に示すＪ字形溶接部８１０を形成する。炉心内ハウジング７０６の底部にある封じを取除く。図１９に示すフランジ９０６を新しい炉心内ハウジング７０６に取付けて、容器の内部を密封する。工程２３６で、容器１０２に再び水を満たす。頂部ヘッド１０８及び溶接装置を取外す。
【００４５】工程２３７で、図１７に示す様に、軸８０２及びテーパつきの底部を持つ円柱形のプローブ・ヘッド８０４を持つ第３のプローブ８００をスキャナ軸１５４に取付ける。プローブ８００の同軸ケーブル（図に示してない）をスキャナ１５０の同軸ケーブルと接続する。その後、工程２３８で、スキャナ１５０を新しい炉心内ハウジング７０６より約４吋上方の所に取付ける。
【００４６】プローブ８００は、新しい炉心内ハウジング７０６の中に適切なすき間をもってはまる位の比較的小さい直径を持っている。第３のプローブ８００の外壁には、幾つかのばね加重のボール８０６がある。ばねがボールを外向きに押圧する。ハウジングの内壁がこれらのボールと圧接し、ばねを圧縮し、こうして第３のプローブ８００を炉心内ハウジング７０６内で中心合せする。
【００４７】第３のプローブ８００は５つのビーム８２１−８２５を発生する５つの変換器８１１−８１５を有する。図１７に示す様に、変換器８１１はビーム８２１が真直ぐ炉心内ハウジング７０６に差向けられる様な向きである。勿論、全てのビームは半径方向成分を含んでいるが、残りの変換器はそのビームの半径方向以外の成分が特徴である。変換器８１２はビーム８２２が上向きになる様な向きであり、変換器８１３はビーム８２３が下向きになる様な向きである。図１９に示す様に、変換器８１４はビーム８２４が時計廻りになる様な向きであり、変換器８１５はビーム８２５が反時計廻りになる様な向きである。
【００４８】スキャナ１５０が、第２のプローブ６００に使われたのと同様な円筒形ラスタに沿って第３のプローブ８００を駆動するが、今の場合は、工程２３９で、新しいハウジング７０６及びＪ字形溶接部８１０に欠陥があるかどうかを超音波検査する。変換器８１１−８１５のラスタ動作により、Ｊ字形溶接部及び炉心内ハウジング７０６の隣接した容積の超音波検査が行なわれる。工程２４０で、スキャナ１５０及び第３のプローブ８００を取出し、実質的に第３の段階２３０を完了する。
【００４９】欠陥が見つからないか、一旦検出された欠陥が是正されたら、この方法２００は完成へ進めることが出来る。この目的の為、図１９に示す様に、結合管９０２を垂直方向には、新しい炉心内ハウジング７０６と炉心内案内管３０６の残りの部分との間の位置まで、横から挿入する。両端にある締りばめ結合部９０４を垂直方向に移動して、隣接したハウジング及び管の上に来る様にする。その後、締りばめ結合部９０４に蒸気を適用して、締りばめ結合部を炉心内案内管３０６及び新しい炉心内ハウジング７０６に取付け、工程２４１を完了する。
【００５０】この点で、修理過程をやり易くする為に前に取外した原子炉部品を、工程２４２で原子炉１００の運転を再開するのに備えて、再び取付け又はもと通りにすることが出来る。この発明のこの他の実施例では、手順及び装置に変形が考えられる。使われない装置は、原子炉から完全に取外してもよいし、後で使う為に炉心内に保管してもよい。溶接を水中で行なうことが出来れば、原子炉から排水する必要はない。適正な保護が得られゝば、全ての手順は水なしでも行なうことが出来る。水の代りに、異なる減速材を使うことが出来る。こゝで開示した実施例に対する上記並びにその他の変形は、この発明によって得られるものであり、この発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を実施する原子炉の簡略側面図。
【図２】この発明による方法のフローチャート。
【図３】図１の原子炉一部分の簡略側面図で、交換しようとする指示された炉心内ハウジングを示す。
【図４】図３に示す原子炉の部分であるが、指示された炉心内ハウジングを取去った後の部分の簡略側面図。
【図５】図２の方法で使われる第１の超音波プローブの側面図であって、その変換器のビーム・パターンを示す。
【図６】図５のプローブの円板形ヘッドの底面図で変換器の配置を示す。
【図７】図５のプローブの部品を機械的に結合するのに使われるボールの簡略平面図。
【図８】図４に示した原子炉の一部分であるが、密実な盛上げ溶接部を形成した後のこの部分の簡略側面図。
【図９】図８の密実な盛上げ溶接部の平面図。
【図１０】図８に示した原子炉部分であるが、図８の盛上げ溶接部が加工されて、開口つきの盛上げ溶接部となった後の部分の簡略側面図。
【図１１】図１０の開口つき盛上げ溶接部の平面図。
【図１２】図２の方法に使われる（圧縮されていない状態にある）第２のプローブの簡略側面図。
【図１３】圧縮された状態にある図１２の第２のプローブの簡略側面図。
【図１４】図１２の第２のプローブのビーム・パターンを示す平面図。
【図１５】図１０に示した原子炉の一部分であるが、盛上げ溶接部にＪ字形部分を加工した後のこの部分の簡略側面図。
【図１６】図１５に示した原子炉の一部分であるが、盛上げ溶接部を介して交換の炉心内ハウジングが挿入された後のこの部分の簡略側面図。
【図１７】図２の方法に使われる第３のプローブの簡略側面図。
【図１８】図１７のプローブのビーム・パターンを示す平面断面図。
【図１９】図１６に示した原子炉の一部分であるが、Ｊ字形溶接部が形成され且つ管継手を取付けた後のこの部分の簡略側面図。
【符号の説明】
１１０ 容器の底部ヘッド
１４４ 炉心内計装ハウジング
１５８ 開口
４００，６００，８００ プローブ
５０２ 盛上げ溶接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉心内計装ハウジングに関係する欠陥を持つ原子炉を修理する方法に於て、（ａ）指示された炉心内計装ハウジング（３０２）を取出し、（ｂ）盛上げ溶接部を形成すべき面に隣接する容積を超音波検査し、（ｃ）前記面上に盛上げ溶接部（５０６）を形成し、（ｄ）前記盛上げ溶接部を超音波検査し、（ｅ）前記盛上げ溶接部の開口（５０４）並びに原子炉の容器の底部を介して新しい炉心内計装ハウジング（７０６）を挿入し、（ｆ）前記新しい炉心内計装ハウジングを前記盛上げ溶接部に溶接し、（ｇ）前記盛上げ溶接部と前記新しい炉心内計装ハウジングとの間の溶接部（８１０）を超音波検査する工程を含む方法。
【請求項２】 前記工程（ｂ）で、円板形ヘッド（４０２）を持つ第１の超音波プローブ（４００）を用いる請求項１記載の方法。
【請求項３】 前記工程（ｄ）で、超音波変換器（６１１−６１９）をそなえたプローブ本体（６０４）及び中心合せ部材（６０６）を持つ第２の超音波プローブ（６００）を用い、該工程（ｄ）は、前記プローブ本体と前記中心合せ部材とを結合するばね（６１０）が交互に圧縮及び弛緩される様に、前記中心合せ部材が一定の垂直位置にとゞまる間、前記プローブ本体を垂直方向に移動させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】 前記工程（ｂ）、（ｄ）及び（ｇ）が水中で行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項５】 前記工程（ａ）の後、かつ前記工程（ｂ）の前に、第１の超音波プローブ（４００）を取付けたスキャナ（１５０）を原子炉の炉心領域（１０４）の下方に配置する請求項１記載の方法。
【請求項６】 前記工程（ｃ）の前に、前記スキャナ及び前記第１の超音波プローブを原子炉から取出し、そして前記工程（ｃ）の後、かつ前記工程（ｄ）の前に、第２の超音波プローブ（６００）を前記スキャナに取付けて、前記炉心領域の下方に配置することを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】 前記工程（ｅ）の前に、前記スキャナ及び前記第２の超音波プローブを前記原子炉から取出し、前記工程（ｆ）の後、かつ前記工程（ｇ）の前に、第３の超音波プローブ（８００）を前記スキャナに取付けて、前記炉心領域の下方に配置することを含む請求項６記載の方法。
【請求項８】 炉心内ハウジングに関係する欠陥を持つ沸騰水形原子炉を修理する方法に於て、（ａ）燃料束（１１４）を前記原子炉の炉心領域（１０４）から取出し、（ｂ）指示された炉心内ハウジング（３０２）を取出して、該炉心内ハウジングが前はその中に伸びていた原子炉の底部開口（１５８）を露出する様にし、（ｃ）自動的に向きを調整する円板形ヘッド（４０２）を持つ第１の超音波プローブ（４００）を超音波スキャナ（１５０）に取付け、（ｄ）前記スキャナを前記底部開口の真上で前記原子炉の炉心領域の下方に配置し、（ｅ）前記第１の超音波プローブが前記容器の底部の内面にある被覆（１３８）と係合して、前記第１の超音波プローブの円板形ヘッドが前記底部開口の近辺で前記被覆と平行になる様に自らの向きを調整するまで、前記第１の超音波プローブを下げ、（ｆ）前記第１の超音波プローブの変換器（６１１−６１９）をパルス駆動し、前記底部開口の周りの前記被覆の区域を検査する様に前記プローブを回転することによって、前記被覆を超音波検査し、（ｇ）前記スキャナ及び前記第１の超音波プローブを取出し、（ｈ）前記底部開口の上に盛上げ溶接部（５０２）を形成し、（ｉ）前記盛上げ溶接部を加工して、その半径方向の外面（５０８）を滑かにすると共に、前記底部開口の場所に溶接開口（５０４）を形成し、（ｊ）比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッド（６０４）を持つ第２の超音波プローブ（６００）を前記スキャナに取付け、（ｋ）前記スキャナを前記盛上げ溶接部の真上で炉心領域の下方に配置し、（ｌ）前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドが前記溶接開口に入り込むまで、前記第２の超音波プローブを下げ、（ｍ）前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドで前記盛上げ溶接部内をラスタ走査することによって前記盛上げ溶接部を超音波検査し、該ラスタ走査は前記溶接開口の高さに沿って前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを掃引しながら、前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを円周方向に歩進させることを含み、（ｎ）前記スキャナ及び第２の超音波プローブを取出し、（ｏ）前記溶接開口を介して新しい炉心内ハウジング（７０６）を挿入し、（ｐ）前記新しい炉心内ハウジングを前記盛上げ溶接部に溶接し、（ｑ）比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッド（８０４）を持つ第３の超音波プローブ（８００）を前記スキャナに取付け、（ｒ）前記スキャナを前記新しい炉心内ハウジングの真上、そして前記炉心領域の下方に配置し、（ｓ）前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドが前記新しい炉心内ハウジングに入り込むまで、前記第３の超音波プローブを下げ、（ｔ）前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドで前記新しい炉心内ハウジング内をラスタ走査することによって、前記新しい炉心内ハウジングを前記盛上げ溶接部に取付けている溶接部（８１０）を超音波検査し、このラスタ走査は、前記盛上げ溶接部の高さに沿って前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを掃引しながら、前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドを円周方向に歩進させることを含み、（ｕ）前記スキャナ及び第３の超音波プローブを取出し、（ｖ）もとの指示された炉心内ハウジング（３０２）が前に取付けられていた炉心内案内管（３０６）に、前記新しい炉心内ハウジング（７０６）を締りばめで結合する工程を含む方法。
【請求項９】 前記工程（ｈ）の前に、原子炉から水を取出して、炉心領域が水に没しない様にし、前記工程（ｉ）の前に、前記原子炉に水を加えて、炉心領域が水中に没する様にし、前記工程（ｐ）の前に、水を取出して、前記炉心領域が水中に没しない様にし、前記工程（ｑ）の前に、水を加えて、前記炉心領域が水中に没するようにする請求項８記載の方法。
【請求項１０】 水平面に対して垂直方向に伸びる垂直孔（４１４）を持つと共に該孔に対して横方向に伸びる横孔（４１６）を持ち、更に垂直方向の大円に沿って形成された溝（４１８）を持つ結合ボール（４０６）と、前記垂直孔を通って垂直方向に伸びる軸（４０４）を含んでいて、超音波スキャナ（１５０）に電気的並びに機械的に結合される軸手段と、前記軸及び結合ボールの相対的な回転を防止する様に、前記軸及び結合ボールを機械的に結合するピン（４２０）と、大体下向きの超音波ビームを発生する複数個の超音波変換器（４３１−４３５）を有する円板形プローブ・ヘッド（４０２）であって、当該円板形プローブ・ヘッドが前記軸に対して傾くことが出来る様に、前記溝に係合している１対の結合ピン（４２２）を持つ円板形プローブ・ヘッドと、前記円板形プローブ・ヘッドの下方に配置されていて、前記軸に結合された中心合せ手段（４１０）と、を有する超音波プローブ。
【請求項１１】 水平面に対して垂直方向に伸びる軸（６０２）と、前記軸にしっかりと結合された垂直方向に伸びるプローブ・ヘッド（６０４）であって、大体半径方向の超音波ビームを発生する複数個の超音波変換器（６１１−６１９）を有するプローブ・ヘッドと、前記プローブ・ヘッドの下方に伸びている中心合せ部材（６０６）であって、当該中心合せ部材に対して前記プローブ・ヘッドが垂直方向に移動出来る様に前記プローブ・ヘッドに機械的に結合されている中心合せ部材と、を有する超音波プローブ。
【請求項１】 炉心内計装ハウジングに関係する欠陥を持つ原子炉を修理する方法に於て、（ａ）指示された炉心内計装ハウジング（３０２）を取出し、（ｂ）盛上げ溶接部を形成すべき面に隣接する容積を超音波検査し、（ｃ）前記面上に盛上げ溶接部（５０６）を形成し、（ｄ）前記盛上げ溶接部を超音波検査し、（ｅ）前記盛上げ溶接部の開口（５０４）並びに原子炉の容器の底部を介して新しい炉心内計装ハウジング（７０６）を挿入し、（ｆ）前記新しい炉心内計装ハウジングを前記盛上げ溶接部に溶接し、（ｇ）前記盛上げ溶接部と前記新しい炉心内計装ハウジングとの間の溶接部（８１０）を超音波検査する工程を含む方法。
【請求項２】 前記工程（ｂ）で、円板形ヘッド（４０２）を持つ第１の超音波プローブ（４００）を用いる請求項１記載の方法。
【請求項３】 前記工程（ｄ）で、超音波変換器（６１１−６１９）をそなえたプローブ本体（６０４）及び中心合せ部材（６０６）を持つ第２の超音波プローブ（６００）を用い、該工程（ｄ）は、前記プローブ本体と前記中心合せ部材とを結合するばね（６１０）が交互に圧縮及び弛緩される様に、前記中心合せ部材が一定の垂直位置にとゞまる間、前記プローブ本体を垂直方向に移動させることを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】 前記工程（ｂ）、（ｄ）及び（ｇ）が水中で行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項５】 前記工程（ａ）の後、かつ前記工程（ｂ）の前に、第１の超音波プローブ（４００）を取付けたスキャナ（１５０）を原子炉の炉心領域（１０４）の下方に配置する請求項１記載の方法。
【請求項６】 前記工程（ｃ）の前に、前記スキャナ及び前記第１の超音波プローブを原子炉から取出し、そして前記工程（ｃ）の後、かつ前記工程（ｄ）の前に、第２の超音波プローブ（６００）を前記スキャナに取付けて、前記炉心領域の下方に配置することを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】 前記工程（ｅ）の前に、前記スキャナ及び前記第２の超音波プローブを前記原子炉から取出し、前記工程（ｆ）の後、かつ前記工程（ｇ）の前に、第３の超音波プローブ（８００）を前記スキャナに取付けて、前記炉心領域の下方に配置することを含む請求項６記載の方法。
【請求項８】 炉心内ハウジングに関係する欠陥を持つ沸騰水形原子炉を修理する方法に於て、（ａ）燃料束（１１４）を前記原子炉の炉心領域（１０４）から取出し、（ｂ）指示された炉心内ハウジング（３０２）を取出して、該炉心内ハウジングが前はその中に伸びていた原子炉の底部開口（１５８）を露出する様にし、（ｃ）自動的に向きを調整する円板形ヘッド（４０２）を持つ第１の超音波プローブ（４００）を超音波スキャナ（１５０）に取付け、（ｄ）前記スキャナを前記底部開口の真上で前記原子炉の炉心領域の下方に配置し、（ｅ）前記第１の超音波プローブが前記容器の底部の内面にある被覆（１３８）と係合して、前記第１の超音波プローブの円板形ヘッドが前記底部開口の近辺で前記被覆と平行になる様に自らの向きを調整するまで、前記第１の超音波プローブを下げ、（ｆ）前記第１の超音波プローブの変換器（６１１−６１９）をパルス駆動し、前記底部開口の周りの前記被覆の区域を検査する様に前記プローブを回転することによって、前記被覆を超音波検査し、（ｇ）前記スキャナ及び前記第１の超音波プローブを取出し、（ｈ）前記底部開口の上に盛上げ溶接部（５０２）を形成し、（ｉ）前記盛上げ溶接部を加工して、その半径方向の外面（５０８）を滑かにすると共に、前記底部開口の場所に溶接開口（５０４）を形成し、（ｊ）比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッド（６０４）を持つ第２の超音波プローブ（６００）を前記スキャナに取付け、（ｋ）前記スキャナを前記盛上げ溶接部の真上で炉心領域の下方に配置し、（ｌ）前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドが前記溶接開口に入り込むまで、前記第２の超音波プローブを下げ、（ｍ）前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドで前記盛上げ溶接部内をラスタ走査することによって前記盛上げ溶接部を超音波検査し、該ラスタ走査は前記溶接開口の高さに沿って前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを掃引しながら、前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを円周方向に歩進させることを含み、（ｎ）前記スキャナ及び第２の超音波プローブを取出し、（ｏ）前記溶接開口を介して新しい炉心内ハウジング（７０６）を挿入し、（ｐ）前記新しい炉心内ハウジングを前記盛上げ溶接部に溶接し、（ｑ）比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッド（８０４）を持つ第３の超音波プローブ（８００）を前記スキャナに取付け、（ｒ）前記スキャナを前記新しい炉心内ハウジングの真上、そして前記炉心領域の下方に配置し、（ｓ）前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドが前記新しい炉心内ハウジングに入り込むまで、前記第３の超音波プローブを下げ、（ｔ）前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドで前記新しい炉心内ハウジング内をラスタ走査することによって、前記新しい炉心内ハウジングを前記盛上げ溶接部に取付けている溶接部（８１０）を超音波検査し、このラスタ走査は、前記盛上げ溶接部の高さに沿って前記比較的厚手の円筒形プローブ・ヘッドを掃引しながら、前記比較的直径の小さい円筒形プローブ・ヘッドを円周方向に歩進させることを含み、（ｕ）前記スキャナ及び第３の超音波プローブを取出し、（ｖ）もとの指示された炉心内ハウジング（３０２）が前に取付けられていた炉心内案内管（３０６）に、前記新しい炉心内ハウジング（７０６）を締りばめで結合する工程を含む方法。
【請求項９】 前記工程（ｈ）の前に、原子炉から水を取出して、炉心領域が水に没しない様にし、前記工程（ｉ）の前に、前記原子炉に水を加えて、炉心領域が水中に没する様にし、前記工程（ｐ）の前に、水を取出して、前記炉心領域が水中に没しない様にし、前記工程（ｑ）の前に、水を加えて、前記炉心領域が水中に没するようにする請求項８記載の方法。
【請求項１０】 水平面に対して垂直方向に伸びる垂直孔（４１４）を持つと共に該孔に対して横方向に伸びる横孔（４１６）を持ち、更に垂直方向の大円に沿って形成された溝（４１８）を持つ結合ボール（４０６）と、前記垂直孔を通って垂直方向に伸びる軸（４０４）を含んでいて、超音波スキャナ（１５０）に電気的並びに機械的に結合される軸手段と、前記軸及び結合ボールの相対的な回転を防止する様に、前記軸及び結合ボールを機械的に結合するピン（４２０）と、大体下向きの超音波ビームを発生する複数個の超音波変換器（４３１−４３５）を有する円板形プローブ・ヘッド（４０２）であって、当該円板形プローブ・ヘッドが前記軸に対して傾くことが出来る様に、前記溝に係合している１対の結合ピン（４２２）を持つ円板形プローブ・ヘッドと、前記円板形プローブ・ヘッドの下方に配置されていて、前記軸に結合された中心合せ手段（４１０）と、を有する超音波プローブ。
【請求項１１】 水平面に対して垂直方向に伸びる軸（６０２）と、前記軸にしっかりと結合された垂直方向に伸びるプローブ・ヘッド（６０４）であって、大体半径方向の超音波ビームを発生する複数個の超音波変換器（６１１−６１９）を有するプローブ・ヘッドと、前記プローブ・ヘッドの下方に伸びている中心合せ部材（６０６）であって、当該中心合せ部材に対して前記プローブ・ヘッドが垂直方向に移動出来る様に前記プローブ・ヘッドに機械的に結合されている中心合せ部材と、を有する超音波プローブ。
【図１】
【図３】
【図４】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図８】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図３】
【図４】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図８】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【特許番号】第２５４４０７４号
【登録日】平成８年（１９９６）７月２５日
【発行日】平成８年（１９９６）１０月１６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−８０３９６
【出願日】平成５年（１９９３）４月７日
【公開番号】特開平６−１８６９６
【公開日】平成６年（１９９４）１月２８日
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【登録日】平成８年（１９９６）７月２５日
【発行日】平成８年（１９９６）１０月１６日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）４月７日
【公開番号】特開平６−１８６９６
【公開日】平成６年（１９９４）１月２８日
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
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