圧力容器貫通ハウジングの補修方法

【目的】圧力容器貫通ハウジングの表面およびその溶接部近傍に発生する欠陥を未然に防止でき、その欠陥部の進展も抑制可能とする。
【構成】原子炉圧力容器１５の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、旧圧力容器貫通ハウジングを除去した後、原子炉圧力容器１５の貫通孔１５ａにスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジング２５を溶接する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原子炉圧力容器の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】沸騰水型原子炉は、例えば図６に示すように構成されたものがある。図６において、原子炉１は密閉された円筒状の原子炉圧力容器２がその長手方向に直立に設置され、この原子炉圧力容器２内には上部より蒸気乾燥機３、気水分離器４、燃料集合体５，５…、制御棒６，６…および制御棒駆動機構（ＣＲＤ）７，７…が配置されている。
【０００３】燃料集合体５はその内部に二酸化ウランが封入された柱状部材であり、これらがその長手方向に互いに所定の間隔をおいて配列されている。燃料集合体５の隙間にはその長手方向に移動自在の制御棒６，６…が挿入され、これら制御棒６，６…はロッド７ａ，７ａ…を介して原子炉圧力容器２の下部に設けられた制御棒駆動機構７，７…により上下方向に移動されるようになっている。
【０００４】原子炉圧力容器２内には、燃料集合体５，５…の上方まで水８が満たされており、この水８は原子炉１の減速材および冷却材の機能を有している。そして、燃料集合体５の二酸化ウランの核分裂によって発生した熱は水８に伝達される。この水８は沸騰し、気水分離器４で水蒸気と水に分離された後、蒸気出口２ａを経て図示しないタービンへ送られる。
【０００５】また、炉心に対し制御棒６，６…を制御棒駆動機構７，７…により挿入・引き抜きを行うことで、制御棒６，６…は核分裂によって放出された中性子を適宜吸収することによって原子炉１の出力を制御している。制御棒駆動機構７は、原子炉圧力容器２の下部から貫通して延びた円筒状のハウジング（圧力容器貫通ハウジング）７ｂ，７ｂ…内に設けられたロッド７ａ，７ａ…を液圧により上下移動させる。そして、制御棒駆動機構７の下部には制御棒駆動機構本体を取り付けるために、ハウジング７ｂの外径よりも太いフランジ７ｃが形成されている。
【０００６】図７は圧力容器貫通ハウジングであるハウジング７ｂを原子炉圧力容器２の底部に固定支持した状態を示す断面図である。図７に示すように原子炉圧力容器２の内面にステンレス肉盛部９が溶接により形成され、鏡面仕上げされている。原子炉圧力容器２の貫通孔２ａの傾斜部には、耐熱・耐食合金であるインコネル材の溶接部１１によりスタブチューブ１０を溶接し、このスタブチューブ１０で台を形成する。
【０００７】このスタブチューブ１０の頂部に開先部を形成し、この開先部をインコネル８２やＮｂ（ニオブ）入りのインコネル１８２などで溶接し、この溶接部１２を介してハウジング７ｂをスタブチューブ１０に固定させ、シールさせる。スタブチューブ１０の溶接部１２により、ハウジング７ｂは原子炉圧力容器２内の下方に位置するプレッシャバウンダリ１３から区画され炉水環境から隔離している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ハウジング７ｂの外面には何等かの原因により錆やクラックなどの発生したり、あるいはハウジング７ｂの材料としてＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼管を使用しているので、応力、腐食環境、材料（クロム欠乏層の生成）の３つの条件が成立すると、原子炉圧力容器２との溶接部近傍で応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生する恐れもある。この応力腐食割れは、上記３つの条件のうち１つでも欠落すれば発生しないので、この応力腐食割れ防止のために、種々の対策を講じる必要がある。
【０００９】したがって、圧力容器貫通ハウジングであるハウジング７ｂは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されているため、上記応力腐食割れの３条件が成立すると、原子炉圧力容器２との溶接部分または溶接部近傍のハウジング７ｂの熱影響部で応力腐食割れが発生する恐れがある。この応力腐食割れが生じ、ハウジング７ｂに貫通性の欠陥が生じると、原子炉圧力容器２内の炉水がハウジング７ｂの貫通性欠陥部を通って原子炉圧力容器２外にリークする恐れがある。
【００１０】すなわち、円筒状のハウジング７ｂを固定支持する原子炉圧力容器２の溶接部近傍に応力腐食割れが生じ、ハウジング７ｂに割れが発生すると、この割れがハウジング貫通性欠陥に進展し、炉水リークを招く恐れがある。
【００１１】また、ハウジング７ｂの外面に何等かの原因により錆やクラックが発生し、これらを放置しておくと、一段と進行しハウジング７ｂに亀裂が生じたりすることがあり、原子炉の出力を制御するための制御棒駆動機構７がそのような状態になることは好ましくない。しかし、原子炉圧力容器２とハウジング７ｂとの溶接部近傍に貫通性欠陥が万一生じた場合、炉水漏洩に対する恒久的な補修方法は従来は未確立であった。
【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、圧力容器貫通ハウジングの表面およびその溶接部近傍に発生する欠陥を未然に防止でき、その欠陥部の進展も抑制可能な圧力容器貫通ハウジングの補修方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために、本発明の請求項１は、原子炉圧力容器の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、旧圧力容器貫通ハウジングを除去した後、上記原子炉圧力容器の貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを溶接することを特徴とする。
【００１４】請求項２は、請求項１記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブと上記圧力容器貫通ハウジングの上部ハウジングとを溶接するとともに、この溶接部と同一部分に上記圧力容器貫通ハウジングの下部ハウジングを溶接することを特徴とする。
【００１５】請求項３は、請求項２記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記スタブチューブと上記上部ハウジングとの溶接部と、この上部ハウジングと上記下部ハウジングとの溶接部とを水平位置としたことを特徴とする。
【００１６】請求項４は、請求項１記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを直接溶接することを特徴とする。
【００１７】請求項５は、原子炉圧力容器の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、旧圧力容器貫通ハウジングを除去した後、上記原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブを原子炉圧力容器の底面傾斜とほぼ平行に形成し、上記圧力容器貫通ハウジングが挿通固定されるスリーブを上記原子炉圧力容器の貫通孔に対して偏心させた状態で溶接することを特徴とする。
【００１８】
【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１においては、スタブチューブと圧力容器貫通ハウジングとを一体構造として溶接補修することにより、構成部材数を削減し、短時間に確実に補修作業を行うことができる。
【００１９】請求項２においては、原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブと圧力容器貫通ハウジングの上部ハウジングとを溶接するとともに、この溶接部と同一部分に圧力容器貫通ハウジングの下部ハウジングを溶接することにより、補修作業および試験検査を短時間に行え、作業員の放射線被曝量の大幅な低減を図ることができる。
【００２０】請求項３においては、請求項２のスタブチューブと上部ハウジングとの溶接部と、この上部ハウジングと下部ハウジングとの溶接部とを水平位置としたことにより、これらの溶接部が容易に均一に形成されることとなり、溶接作業を短時間に確実に行うことができる。
【００２１】請求項４においては、貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを直接溶接することにより、原子炉圧力容器の底部に座、スタブチューブを設けず、圧力容器貫通ハウジングを補修することができ、その結果補修作業を短時間に確実に行うことができる。
【００２２】請求項５においては、原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブを原子炉圧力容器の底面傾斜とほぼ平行に形成し、圧力容器貫通ハウジングが挿通固定されるスリーブを原子炉圧力容器の貫通孔に対して偏心させた状態で溶接することにより、溶接後のスリーブと貫通孔との中心が一致し、変形の少ない精度の高い補修作業を行うことができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２４】図２は沸騰水型原子炉の下部構造を示す構成図である。図２に示すように、沸騰水型原子炉は原子炉容器として原子炉圧力容器１５を備え、この原子炉圧力容器１５はその支持ペデスタル１６上に支持スカート１７を介して支持される。原子炉圧力容器１５の下部（下鏡）には、原子炉の炉心に制御棒の挿入・引き抜きを行う制御棒駆動機構（ＣＲＤ）１８が多数本林立状態で垂設されている。
【００２５】制御棒駆動機構１８のＣＲＤハウジング２０は、原子炉圧力容器１５の下鏡に溶接され、ＣＲＤハウジング２０にはＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が用いられる。また、原子炉の出力表示や燃焼度の評価のために、原子炉炉心部で発生する中性子束は中性子束検出器２１にて検出され、監視される。
【００２６】中性子束検出器２１は、各制御棒駆動機構１８間における適宜空間に配置されており、その下部側は長尺ハウジングである中性子束モニタ案内管２２や中性子モニタハウジング（インコアモニタハウジング：ＩＣＭハウジング）２３を通って下方に延びている。
【００２７】一方、中性子モニタハウジング２３は、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が用いられ、この中性子モニタハウジング２３の上部は炭素鋼を母材とする原子炉圧力容器１５の貫通孔を挿通して原子炉圧力容器１５の内側から溶接により固定される。
【００２８】以下、本実施例ではＣＲＤハウジング２０および中性子モニタハウジング２３を総称して圧力容器貫通ハウジング２５という。
【００２９】図１は本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第１実施例を用いた溶接部を示す断面図である。この実施例の補修方法を行う場合には、図３に示すように圧力容器貫通ハウジング２５の下部フランジ部に閉止蓋を冠着して炉水シールした状態で旧ハウジングを撤去（除去）した後、圧力容器貫通ハウジング２５を筒状の補修作業用容器２６で囲み、この補修作業用容器２６の下端を溶接することにより、原子炉圧力容器１５に部分的な空間（気中）を形成した状態で補修作業が行われる。
【００３０】旧ハウジングの撤去作業が終了したら、図１R>１に示すように原子炉圧力容器１５の底面にステンレス肉盛部２７が溶接にて形成され、鏡面仕上げされる。そして、このステンレス肉盛部２７の上部にスタブチューブ２８をインコネル材による溶接肉盛りで形成していく。このスタブチューブ２８の外周には、位置決め機能を有し外側への溶接のだれを防止するために鍔２８ａが形成される。
【００３１】次いで、このスタブチューブ２８を図示しない放電加工機などを用いて表面加工および溶接開先加工を行った後、スタブチューブと上部ハウジングを一体とした圧力容器貫通ハウジング２５の一体形ハウジング（上部ハウジング）２９をスタブチューブ２８の上部に組み込む。この時、一体形ハウジング２９の鍔２９ａはスタブチューブ２８の上部外周に嵌り込んで位置決めされる。
【００３２】その後、一体形ハウジング２９の内側から溶接して溶接部３０を形成することで、一体形ハウジング２９をスタブチューブ２８に固定する。なお、一体形ハウジング２８の材料としてはインコネル材が用いられ、これを溶接する溶接棒にはインコネル８２が用いられる。
【００３３】最後に、原子炉圧力容器１５の下方よりステンレス材（ＳＵＳ３１６ＬＣ）からなる圧力容器貫通ハウジング２５の下部ハウジング３１を吊り上げ、この下部ハウジング３１を原子炉圧力容器１５の貫通孔１５ａに挿入した後、溶接部３０と同一部分にインコネル８２の溶接棒で溶接し、溶接部３２を形成して下部ハウジング３１を固定する。これにより、圧力容器貫通ハウジング２５は原子炉圧力容器１５内の下方に位置するプレッシャバウンダリ３３から区画され炉水環境から隔離される。なお、予め下部ハウジング３１の上部にはインコネル材の肉盛（バタリング）３４を施すようにしてもよい。
【００３４】このように本実施例によれば、比較的短時間の簡単な補修作業で確実な補修、修理を行うことができ、放射線被曝量を低減させ、信頼性を向上させることができる。したがって、圧力容器貫通ハウジング２５の溶接部近傍の熱影響部は、健全に復旧され、炉水リークは確実且つ恒久的に防止することができる。また、本実施例によれば、スタブチューブと上部ハウジングを一体とした一体形ハウジング２９を用いて溶接補修することにより、構成部材数を削減し、短時間且つ確実に補修作業を行うことができる。
【００３５】さらに、スタブチューブ２８と一体形ハウジング２９との溶接部３０と、一体形ハウジング２９と下部ハウジング３１との溶接部３２を同一部分にしたことにより、補修作業および試験検査を短時間に行え、作業員の放射線被曝量を大幅に低減することができる。そして、溶接部３０と溶接部３２とを水平にしたことにより、溶接部３０，３２が容易に均一に形成されることとなり、溶接作業効率を高めることができる。
【００３６】図４は本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第２実施例を用いた溶接部を示す断面図である。なお、前記第１実施例と同一の部分には同一の符号を用いて説明する。この実施例では第１実施例と同様に、原子炉圧力容器１５の底面にステンレス肉盛部２７を溶接にて形成し、その上部にさらにステンレス肉盛部２７ａを形成した後、スタブチューブと上部ハウジングを一体とした一体形ハウジング３５を組み込み、この一体形ハウジング３５の外側を溶接により溶接部３６を形成して固定する。なお、一体形ハウジング３５は短尺で組み込んだ場合、下部ハウジング３１を途中で溶接にて接続する。
【００３７】このように本実施例によれば、原子炉圧力容器１５に肉盛座やスタブチューブを設けることなく、圧力容器貫通ハウジングを補修することができるので、補修作業を簡略化し、短時間に行うことができる。その他の構成および作用は前記第１実施例と同様であるのでその説明を省略する。
【００３８】図５は本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第３実施例を用いた溶接部を示す断面図である。なお、前記第１実施例と同一の部分には同一の符号を用いて説明する。この実施例では、前記第１実施例と同様に、ステンレス肉盛部２７の上部にスタブチューブ２８を溶接にて肉盛り形成して、原子炉圧力容器１５の底面傾斜とほぼ平行に肉盛部を加工した後、スタブチューブ２８の形状に加工する。なお、このスタブチューブ２８の外周には、位置決め機能を有し外側への溶接のだれを防止するための鍔２８ａが形成されている。
【００３９】次に、先に加工されたスタブチューブ２８の上部外周にスリーブ４０の下端に形成された鍔４０ａ嵌め込んで、スタブチューブ２８にスリーブ４０を組み込む。この時、原子炉圧力容器１５の貫通孔１５ａの中心とスリーブ４０の中心とは図５に示すようにスリーブ４０の方が原子炉圧力容器１５の中心側に位置するように、１．５〜５．０ｍｍの寸法ｔだけ偏心させ、溶接部４１で溶接して固定する。
【００４０】最後に、原子炉圧力容器１５の下方から図示しない圧力容器貫通ハウジングを挿入して溶接部４２を溶接して固定する。以上により圧力容器貫通ハウジングの補修作業を終了する。
【００４１】このように本実施例によれば、スタブチューブ２８を原子炉圧力容器１５の底面傾斜とほぼ平行に形成し、溶接後の収縮を見込んでスリーブ４０を偏心位置で溶接することにより、溶接後の収縮が原子炉圧力容器１５の底面に対して垂直方向に収縮し、溶接後はスリーブ４０の中心と貫通孔１５ａの中心とが一致する。これにより、変形の少ない精度の高い補修作業を行うことができる。その他の構成および作用は前記第１実施例と同様であるのでその説明を省略する。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の請求項１によれば、スタブチューブと圧力容器貫通ハウジングとを一体構造として溶接補修することにより、構成部材数を削減し、短時間に確実に補修作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。
【００４３】請求項２によれば、原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブと圧力容器貫通ハウジングの上部ハウジングとを溶接するとともに、この溶接部と同一部分に圧力容器貫通ハウジングの下部ハウジングを溶接することにより、補修作業および試験検査を短時間に行え、作業員の放射線被曝量の大幅な低減を図ることができる。
【００４４】請求項３によれば、請求項２のスタブチューブと上部ハウジングとの溶接部と、この上部ハウジングと下部ハウジングとの溶接部とを水平位置としたことにより、溶接作業を短時間に確実に行うことができる。
【００４５】請求項４によれば、貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを直接溶接することにより、原子炉圧力容器の底部に座、スタブチューブを設けず、圧力容器貫通ハウジングを補修することができ、その結果補修作業を簡略化し、短時間に確実に行うことができる。
【００４６】請求項５によれば、原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブを原子炉圧力容器の底面傾斜とほぼ平行に形成し、圧力容器貫通ハウジングが挿通固定されるスリーブを原子炉圧力容器の貫通孔に対して偏心させた状態で溶接することにより、溶接後のスリーブと貫通孔との中心が一致し、変形の少ない精度の高い補修作業を行うことができ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第１実施例を用いた溶接部を示す断面図。
【図２】沸騰水型原子炉の下部構造を示す構成図。
【図３】補修作業に際して圧力容器貫通ハウジングを補修作業用容器で囲んだ状態を示す概略図。
【図４】本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第２実施例を用いた溶接部を示す断面図。
【図５】本発明に係る圧力容器貫通ハウジングの補修方法の第３実施例を用いた溶接部を示す断面図。
【図６】一般の沸騰水型原子炉の全体構成を示す構成図。
【図７】圧力容器貫通ハウジングの補修作業前の溶接部を示す断面図。
【符号の説明】
１５原子炉圧力容器
１５ａ貫通孔
１８制御棒駆動機構（ＣＲＤ）
２０ＣＲＤハウジング
２３中性子モニタハウジング
２５圧力容器貫通ハウジング
２７ステンレス肉盛部
２８スタブチューブ
２９一体形ハウジング（上部ハウジング）
３０溶接部
３１下部ハウジング
３５一体形ハウジング
４０スリーブ
４１溶接部
４２溶接部

【特許請求の範囲】
【請求項１】原子炉圧力容器の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、旧圧力容器貫通ハウジングを除去した後、上記原子炉圧力容器の貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを溶接することを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修方法。
【請求項２】請求項１記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブと上記圧力容器貫通ハウジングの上部ハウジングとを溶接するとともに、この溶接部と同一部分に上記圧力容器貫通ハウジングの下部ハウジングを溶接することを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修方法。
【請求項３】請求項２記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記スタブチューブと上記上部ハウジングとの溶接部と、この上部ハウジングと上記下部ハウジングとの溶接部とを水平位置としたことを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修方法。
【請求項４】請求項１記載の圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、上記貫通孔にスタブチューブと一体構造の圧力容器貫通ハウジングを直接溶接することを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修方法。
【請求項５】原子炉圧力容器の底部に固定支持される圧力容器貫通ハウジングの補修方法において、旧圧力容器貫通ハウジングを除去した後、上記原子炉圧力容器の底部に肉盛り形成されるスタブチューブを原子炉圧力容器の底面傾斜とほぼ平行に形成し、上記圧力容器貫通ハウジングが挿通固定されるスリーブを上記原子炉圧力容器の貫通孔に対して偏心させた状態で溶接することを特徴とする圧力容器貫通ハウジングの補修方法。

【図１】