構造部材の残留応力改善方法

【課題】ウォータジェットピーニング施工対象部以外のウォータジェットピーニング非施工対象部への衝撃圧の伝播を抑制できる構造部材の残留応力改善方法を提供する。
【解決手段】主ノズル３２及びエアノズル３７がアニュラス部８内の施工対象物付近に配置される。高圧ポンプ３３から吐出された高圧水が主ノズル３２から高速ジェット流４２となって冷却水４６中に噴射される。高速ジェット流４２内の気泡４３が潰れたとき、衝撃圧４４が発生し、この衝撃圧４４が施工対象物である炉心シュラウド５に加えられ、炉心シュラウド５に圧縮残留応力が生じる。エア供給機３８から供給される空気は、エアノズル３７から噴出され、気泡域４５を形成する。気泡域４５は高速ジェット流４２と非施工対象物であるジェットポンプ７の間に形成される。ジェットポンプ７に向う衝撃圧４４は気泡域４５で弱められる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造部材の残留応力改善方法に係り、特に、沸騰水型原子炉の内部構造物に適用するのに好適な構造部材の残留応力改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉及び加圧水型原子炉等の原子炉の内部構造物に生じている引っ張り残留応力を圧縮残留応力に改善する方法として、ウォータジェットピーニングが知られている（特開平６−４７６６７号公報、特開平６−７１５６４号公報及び特開２００３−３３７１９２号公報参照）。
【０００３】
構造部材の残留応力改善方法は、例えば、原子炉圧力容器内の冷却水中に噴出ノズルを配置し、ノズルの噴出口を、ウォータジェットピーニングを実施する内部構造物に向け、高速のジェット流をその噴出口から噴出する。ジェット流に含まれる気泡（キャビティ）が崩壊することによって生じるキャビテーションにより強い衝撃圧が内部構造物のウォータジェットピーニング施工対象部（以下、単に、施工対象部という）に加えられる。この結果、その施工対象部に生じていた引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。
【０００４】
特に、特開平６−４７６６７号公報は、中央部に高速のジェット流を噴出する主噴出口、主噴出口の周囲に空気（または空気飽和水）を低速で噴出する複数の周囲噴出口を有するノズルを用いてウォータジェットピーニングを実施することが記載されている。それらの周囲噴出口は、各噴出口の延長線が主噴出口の延長線と交わるように傾斜している。特開平６−４７６６７号公報に記載されたノズルは、周囲噴出口から噴出された空気を、主噴出口から噴出される高速ジェット流と合流させ、キャビテーションを誘発するために用いている。これにより、施工対象部に衝撃圧が連続的に加えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−４７６６７号公報
【特許文献２】特開平６−７１５６４号公報
【特許文献３】特開２００３−３３７１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
キャビテーションによって発生した衝撃圧は、周囲の冷却水を介して伝播する際、ノズルからの距離が短い範囲では減衰する。しかしながら、施工対象部の近傍にウォータジェットピーニングを施工しない他の内部構造物が存在する場合、他の内部構造物にその衝撃圧が伝播し、他の内部構造物に振動が発生する可能性があることを、発明者らは見出した。特に、その衝撃圧による施工対象部以外の他の内部構造物への加振力の周波数と他の内部構造物の固有振動数が一致した場合には、共振が生じる恐れも考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象部の振動を抑制することができる構造部材の残留応力改善方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、水中に配置されたノズルから噴射された水ジェットに含まれる第１気泡が消滅するときに発生する衝撃圧を、水中に存在する施工対象物である第１構造部材に当てることにより、第１構造部材に圧縮残留応力を付与し、少なくとも水ジェットを噴射している間、水中に存在する非施工対象物である第２構造部材と水ジェットの間に、第１気泡とは別の第２気泡が存在する気泡域を形成することにある。
【０００９】
噴射された水ジェットと第２構造部材の間に気泡域を形成しているので、水ジェット内で発生した衝撃圧が気泡域で減衰されるので、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象部への衝撃圧の伝播を抑制することができる。このため、第２構造部材の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ウォータジェットピーニングを施工しない非施工対象部の振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に適用した、本発明の好適な一実施例である構造部材の残留応力改善方法を、図を用いて以下に説明する。まず、構造部材の残留応力改善方法が適用されるＢＷＲの概略の構造を、図４から図７を用いて説明する。ＢＷＲは、蓋１１を有する原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）１を有し、ＲＰＶ１内に、蒸気乾燥器２、気水分離器３、炉心シュラウド５、ジェットポンプ７、上部格子板１５及び炉心支持板１６等を配置している。炉心シュラウド５は、シュラウドサポートリング２０を介してシュラウドサポートシリンダ４に取り付けられる。シュラウドサポートシリンダ４は、サポートレグ１７によって、ＲＰＶ１の底部に設置される。シュラウドサポートバッフルプレート６が、ＲＰＶ１の内面及びシュラウドサポートシリンダ４に取り付けられる。炉心支持板１６が、炉心シュラウド５内に配置され、炉心シュラウド５に設置される。炉心支持板１６の上方に配置される上部格子板１５も炉心シュラウド５に設置される。気水分離器３及び蒸気乾燥器２は、上部格子板１５より上方に設置される。複数のジェットポンプ７が、ＲＰＶ１と炉心シュラウド５の間に形成されたアニュラス部（ダウンカマ）８内に配置され、シュラウドサポートバッフルプレート６に設置されている。
【００１３】
複数の燃料集合体１２が、上部格子板１５及び炉心支持板１６によって支持されている。ＲＰＶ１内に給水スパージャ１０が配置され、この給水スパージャ１０はＲＰＶ１に設けられた給水ノズル１４に接続される。炉心スプレイ配管９が炉心シュラウド５とＲＰＶ１の間に配置される。
【００１４】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法は、例えば、アニュラス部８における、ＲＰＶ１とシュラウドサポートバッフルプレート６の溶接部２１、シュラウドサポートバッフルプレート６とシュラウドサポートシリンダ４の溶接部２２、シュラウドサポートシリンダ４とシュラウドサポートリング２０の溶接部２３、及び炉心シュラウド５とシュラウドサポートリング２０の溶接部２４等の溶接部を中心にして、シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５、シュラウドサポートバッフルプレート６及びシュラウドサポートリング２０に対してそれぞれ適用される。
【００１５】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法はＢＷＲの定期検査の期間に行われる。この定期検査においては、ＲＰＶ１の上方に位置する原子炉ウェル１９内に冷却水が充填される。その後、ＲＰＶ１の蓋１１が取り外され、蒸気乾燥器２及び気水分離器３がＲＰＶ１から取り出される。定期検査においては、必要に応じて、燃料集合体１２をＲＰＶ１外に取り出し、炉心シュラウド５の内面及び外面からの検査及びその内面及び外面に対するウォータジェットピーニングが行われる。
【００１６】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法は、例えば、予防保全装置１３を、アニュラス部８に挿入して上記した溶接部付近に位置させて実施される（図５参照）。予防保全装置１３は、図７に示すアクセス領域２５を通して、運転床１８上を走行する燃料交換機あるいは作業台車（図示せず）からの遠隔操作にてアニュラス部８内の上記の位置まで下ろされる。
【００１７】
ウォータジェットピーニング装置３１の詳細な構成を、図１を用いて説明する。ウォータジェットピーニング装置３１は予防保全装置１３を有する。予防保全装置１３は、主ノズル３２及びエアノズル３７を含んでいる。ウォータジェットピーニング装置３１は、予防保全装置１３以外に、高圧ポンプ３３、ポンプ制御装置３４、エア供給機（例えば、エアコンプレッサ）３８及びエア供給機制御装置３９を備えている。高圧ホース３５が主ノズル３２及び高圧ポンプ３３に接続される。ポンプ制御装置３４に接続された制御ケーブル３６が高圧ポンプ３３に接続される。エアノズル３７は、エアホース４０によってエア供給機３８に接続される。エア供給機制御装置３９に接続された制御ケーブル４１がエア供給機３８に接続される。高圧ポンプ３３、ポンプ制御装置３４、エア供給機３８及びエア供給機制御装置３９は運転床１８上に設置される。ポンプ制御装置３４及びエア供給機制御装置３９をまとめて１つの制御装置にすることも可能である。主ノズル３２及びエアノズル３７を含む予防保全装置１３が、前述したように、アクセス領域２５を通してアニュラス部８内で該当する溶接部付近に配置される。この状態で、主ノズル３２及びエアノズル３７はＲＰＶ１内の冷却水４６内に存在する。主ノズル３２及びエアノズル３７は、予防保全装置１３と共に、上下方向、ＲＰＶ１の周方向及びＲＰＶ１の半径方向に移動される。これにより、溶接部２１，２２，２３，２４のそれぞれに沿ったウォータジェットピーニングを実施することができる。
【００１８】
高圧ポンプ３３が駆動されると、高圧ポンプ３３から吐出された高圧水が高圧ホース３５を通って主ノズル３２に供給される。この高圧水は、主ノズル３２の噴射口（図示せず）から高速ジェット流４２となって冷却水４６中に噴射される。ポンプ制御装置３４は、主ノズル３２から噴出される高速ジェット流４２が最適な噴射流量及び噴射圧力になるように、高圧ポンプ３３を制御する。高速ジェット流４２は、溶接部２１，２２，２３及び２４を中心として施工対象部であるシュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０に向って順次噴射される。エア供給機３８から供給される空気は、高圧ホース４０によってエアノズル３７に導かれる。この空気は、エアノズル３７に形成された噴射口（図示せず）から冷却水４６中に噴射され、冷却水４６中に気泡域（圧縮性流体領域）４５を形成する。エアノズル３７は、主ノズル３２と、施工対象部以外の他の構造物（例えば、ジェットポンプ７）の間に配置される。エアノズル３７からは、空気の替りに、窒素あるいはアルゴンを噴射させてもよい。気泡域４５は、主ノズル３２から、高速ジェット流４２が工対象部に到達するまでの範囲に形成され、高速ジェット流４２とジェットポンプ７の間に形成される。
【００１９】
主ノズル３２から噴射された高速ジェット流４２に含まれている気泡（キャビティ）４３が崩壊したとき、衝撃圧（衝撃波）４４が発生する。この衝撃圧４４は、溶接部２１，２２，２３及び２４を中心とし、シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０にそれぞれ順次加えられる。このため、シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０に生じている引張残留応力が、圧縮残留応力に改善される。引張残留応力は、溶接部２３，２４における溶接によってシュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０に生じるものである。
【００２０】
上記の衝撃圧４４は、施工対象部ではない他の構造物、例えば非施工対象部であるジェットポンプ７に向って冷却水４６中を伝播する。しかしながら、本実施例は、高速ジェット流４２とジェットポンプ７の間で、主ノズル３２から、高速ジェット流４２が施工対象部に到達するまでの範囲に亘って気泡域４５が形成されるので、この気泡域４５によって、ジェットポンプ７まで伝播される衝撃圧４４が減衰される。このため、衝撃圧４４に起因したジェットポンプ７の振動が軽減される。このとき、ジェットポンプ７に発生する応力を、従来例の構造部材の残留応力改善方法との比較で図２に示す。本実施例においてジェットポンプ７に発生する応力は、従来例のそれよりも軽減されている。
【００２１】
エア供給機制御装置３９は、エア供給機３８から吐出される空気の圧力が、エアノズル３７の噴射口の直径及び形状に基づいて定まる設定圧力になるように、エア供給機３８を制御し、結果として、エアノズル３７から冷却水４６中に噴射される、気泡域４５内の気泡の直径を制御する。この気泡の直径の制御は、主ノズル３２から噴射される高速ジェット流４２に含まれる気泡４３が潰れることによって発生する衝撃圧４４に起因してジェットポンプ７に加えられる加振周波数のプロファイルを変えることができる。このため、ジェットポンプ７の固有振動数と衝撃圧４４による加振周波数のプロファイルが一致することを避けることができ、ジェットポンプ７の共振を防止することができる。
【００２２】
本実施例及び従来例においてジェットポンプ７に発生する振動の周波数特性を図３に示す。具体的には、図３（Ａ）は従来例でジェットポンプ７に発生する振動の周波数特性、及び図３（Ｂ）は本実施例でジェットポンプ７に発生する振動の周波数特性を示している。本実施例は、衝撃圧４４に起因してジェットポンプ７に生じる振動の周波数特性を、エアノズル３７から気泡を噴射させることによって、図３（Ａ）から図３（Ｂ）のように変えることができる。このため、フーリエスペクトルのピークの周波数を変えることができ、ジェットポンプ７の共振を防止することができる。
【００２３】
なお、エアノズル３７から噴射される気体の種類及び温度を変えることによって、気泡域４５内での音速が変わるので、衝撃圧４４に起因した加振周波数のプロファイルを制御することができ、同様の効果が得られる。
【００２４】
本実施例は、主ノズル３２から噴射される高速ジェット流４２に含まれる気泡４３が潰れるときに発生する衝撃圧４４を、施工対象部であるシュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０にそれぞれ順次加えるので、施工対象部に生じていた引張残留応力を圧縮残留応力に改善することができる。このため、施工対象部における応力腐食割れの発生を抑制することができる。本実施例は、エアノズル３７から噴射される気泡を含む気泡域４５が、高速ジェット流４２と非施工対象部であるジェットポンプ７との間に形成されるので、気泡域４５によって衝撃圧４４が減衰され、気泡域４５内の気泡の境界面で衝撃圧４４が反射される。このため、その衝撃圧４４を受けるジェットポンプ７の振動が大幅に軽減される。エアノズル３７から少量の空気を噴出させることによって上記の効果を得ることができるので、エア供給機３８は小型のものを使用できる。
【００２５】
施工対象部に圧縮残留応力を効果的に生成し、ジェットポンプ７の振動を効果的に軽減するためには、エアノズル３７に形成された空気の噴射口の軸心を、主ノズル３２に形成された高速ジェット流４２を噴射する噴射口の軸心に対して実質的に平行に、または前者の噴射口の軸心を後者の噴射口の軸心に対して外側を向くように配置することが望ましい。
【００２６】
高速ジェット流４２内で発生する衝撃圧４４は、高速ジェット流４２に含まれる気泡（キャビティ）４３が収縮して消滅（体積がゼロ）した瞬間に発生する。特開平６−４７６６７号公報の第２図に記載されたノズルは、周囲噴出口から噴出された空気を、主噴出口から噴出される高速ジェット流と合流させ、高速ジェット流内で衝撃圧を発生する核となる気泡の数を増加させるものである。これにより、衝撃圧の強さを増加させている。
【００２７】
発明者らは、エアノズル３７の噴射口の軸心を主ノズル３２の噴射口の軸心の方に向けてエアノズル３７から空気を噴出させる実機条件での試験を行った。この結果、エアノズル３７から噴射された気泡が高速ジェット流４２に巻き込まれた場合には、発生する衝撃圧の強さが低下することを確認した。エアノズル３７から噴射される気泡が高速ジェット流に巻き込まれないように、主ノズル３２の噴射口の軸心に対するエアノズル３７の噴射口の軸心の角度を設定する必要がある。したがって、エアノズル３７に形成された噴射口の軸心を、主ノズル３２に形成された噴射口の軸心に対して実質的に平行に、または前者の噴射口の軸心を後者の噴射口の軸心に対して外側を向くように配置するとよい。
【００２８】
本実施例は、エアノズル３７から噴出される気泡の直径をエア供給機制御装置３９によって制御することができるので、衝撃圧４４に起因してジェットポンプ（非施工対象部）７に加えられる加振周波数のプロファイルを変えることができる。このため、ジェットポンプ７の固有振動数と衝撃圧４４による加振周波数のプロファイルが一致することを避けることができ、ジェットポンプ７の共振を防止することができる。
【実施例２】
【００２９】
ＢＷＲに適用した、本発明の他の実施例である実施例２の構造部材の残留応力改善方法を、図８〜図１０を用いて以下に説明する。本実施例は、ウォータジェットピーニングを実施しているときに、衝撃圧４４を受ける非施工対象物であるシュラウドサポートバッフルプレート６及びジェットポンプ７の振動を抑制するものである。
【００３０】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置３１Ａの構成を、図８〜図１０を用いて説明する。ウォータジェットピーニング装置３１Ａは、ウォータジェットピーニング装置３１においてエアノズル３７をエアノズル３７Ａ，３７Ｂに置き換えた構成を有する。エアノズル３７Ａ，３７Ｂは、分岐されたエアホース４０によってエア供給機３８に接続されている。ウォータジェットピーニング装置３１Ａの予防保全装置１３は、主ノズル３２及びエアノズル３７Ａ，３７Ｂを含んでいる。ウォータジェットピーニング装置３１Ａの他の構成は、ウォータジェットピーニング装置３１と同じである。
【００３１】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法を説明する。予防保全装置１３は、実施例１と同様に、アクセス領域２５を通してアニュラス部８内に移動され、主ノズル３２が施工対象部に向き合うように配置される。この状態で、エアノズル３７Ａは主ノズル３２とジェットポンプ７の間に配置され、エアノズル３７Ｂは主ノズル３２とシュラウドサポートバッフルプレート６の間に配置される。高圧ポンプ３３の駆動により主ノズル３２３から高速ジェット流４２が噴出され、気泡４３が潰れることによって発生する衝撃圧４４が、施工対象部であるシュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０にそれぞれ加えられる。これらの部材に生じている引張圧縮応力が残留圧縮応力に改善される。
【００３２】
エアノズル３７Ａから噴射された空気により形成される気泡域４５Ａは、高速ジェット流４２と非施工対象部であるジェットポンプ７の間で、主ノズル３２から、高速ジェット流４２が施工対象部に到達するまでの範囲に形成される。エアノズル３７Ｂから噴射された空気により形成される気泡域４５Ｂは、高速ジェット流４２と非施工対象部であるシュラウドサポートバッフルプレート６の間で、主ノズル３２から、高速ジェット流４２が施工対象部に到達するまでの範囲に形成される。ジェットポンプ７に向って伝播される衝撃圧４４は気泡域４５Ａによって減衰されるので、衝撃圧４４によって発生するジェットポンプ７の振動が大幅に軽減される。さらに、シュラウドサポートバッフルプレート６に向って伝播される衝撃圧４４は気泡域４５Ｂによって減衰されるので、衝撃圧４４によって発生するシュラウドサポートバッフルプレート６の振動も大幅に軽減される。
【００３３】
本実施例も、エア供給機制御装置３９によってエアノズル３７Ａから噴射される気泡の直径を制御するので、実施例１と同様に、ジェットポンプ７の共振を防止することができる。さらに、本実施例は、エア供給機制御装置３９によってエアノズル３７Ｂから噴射される気泡の直径を制御するので、衝撃圧４４に起因してシュラウドサポートバッフルプレート（非施工対象部）６に加えられる加振周波数のプロファイルを変えることができる。このため、シュラウドサポートバッフルプレート６の固有振動数と衝撃圧４４による加振周波数のプロファイルが一致することを避けることができ、シュラウドサポートバッフルプレート６の共振を防止することができる。エア供給機制御装置３９によるエアノズル３７Ｂから噴射される気泡直径の制御は、実施例１と同じである。
【実施例３】
【００３４】
ＢＷＲに適用した、本発明の他の実施例である実施例３の構造部材の残留応力改善方法を、図１１及び図１２を用いて以下に説明する。本実施例の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置３１Ｂも図１１及び図１２に示されている。ウォータジェットピーニング装置３１Ｂは、ウォータジェットピーニング装置３１Ａにおいてエアノズル３７Ａ，３７Ｂを環状のエアノズル３７Ｃに替えた構成を有する。ウォータジェットピーニング装置３１Ｂの他の構成は、ウォータジェットピーニング装置３１Ａと同じである。エア供給機３８に連絡されるエアノズル３７Ｃは、主ノズル３２を取り囲んでおり、環状の気泡域４５Ｃを形成するように周方向に多数の噴射口を有する。これらの噴射口から空気（気泡）がそれぞれ噴射される。気泡域４５Ｃは高速ジェット流４２の周囲を取り囲んでいる。すなわち、気泡域４５Ｃは、高速ジェット流４２とジェットポンプ７の間、及び高速ジェット流４２とシュラウドサポートバッフルプレート６の間に存在する。
【００３５】
したがって、実施例２と同様に、ジェットポンプ７及びシュラウドサポートバッフルプレート６のそれぞれにおける振動が大幅に軽減され、ジェットポンプ７及びシュラウドサポートバッフルプレート６のそれぞれにおける共振をそれぞれ防止することができる。本実施例は、環状の気泡域４５Ｃが形成されるので、ジェットポンプ７及びシュラウドサポートバッフルプレート６のそれぞれにおける振動を実施例２よりも軽減することができる。
【実施例４】
【００３６】
ＢＷＲに適用した、本発明の他の実施例である実施例４の構造部材の残留応力改善方法を、図１３を用いて以下に説明する。本実施例の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置３１Ｃを、図１３を用いて説明する。ウォータジェットピーニング装置３１Ｃは、実施例１に用いられるウォータジェットピーニング装置３１に隔離壁（気泡混合防止部材）４６を設けた構成を有している。隔離壁４６は、主ノズル３２及びエアノズル３７を含んでいる予防保全装置１３に取り付けられている。ウォータジェットピーニング装置３１Ｃでは、２枚の隔離壁４６が並行に設けられ、エアノズル３７が２枚の隔離壁４６の間に配置される。これらの隔離壁４６は、主ノズル３２及び高速ジェット流４２と非施工対象物であるシュラウドサポートバッフルプレート６の間に配置される。隔離壁４６は、主ノズル３２から、高速ジェット流４２が施工対象部（シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０）に到達するまでの範囲に亘って配置されている。
【００３７】
２枚の隔離壁４６を高速ジェット流４２とジェットポンプ７の間に配置し、それらの隔離壁４６の間に図１０に示すエアノズル３７Ａを配置しても良い。
【００３８】
主ノズル３２から噴射された高速ジェット流４２に含まれる気泡４３が潰れることによって衝撃圧４４が発生し、この衝撃圧４４によって施工対象物に圧縮残留応力が付与される。冷却水４６中を伝播する衝撃圧４４はホワイトノイズに近い周波数特性をもつ波（密度波）である。本実施例は、隔離壁４６を配置しているが、隔離壁４６自体が衝撃圧４４で加振されること、衝撃圧４４が回折によって隔離壁４６の後ろ側（非施行対象物側）へ伝播すること、及び隔離壁４６の固有振動数と同じ周波数成分の衝撃圧４４は隔離壁４６を透過すること等の理由によって、隔離壁４６で衝撃圧４４を減衰させることは困難である。このため、本実施例は、高速ジェット流４２と非施行対象物（シュラウドサポートバッフルプレート６、ジェットポンプ７）の間に気泡域４５を形成している。
【００３９】
本実施例は、気泡域４５を形成するので、シュラウドサポートバッフルプレート６（及びジェットポンプ７）における振動が軽減され、シュラウドサポートバッフルプレート６（及びジェットポンプ７）における共振をそれぞれ防止することができる。本実施例も、実施例１と同様に、エアノズル３７から噴射される気泡の直径を制御する。
【００４０】
本実施例は、隔離壁４６が設けられているので、エアノズル３７から噴射された気泡が高速ジェット流４２内に巻き込まれることを防止することができる。このため、発生した衝撃圧４４の強さが低下しないので、施工対象物に対するウォータジェットピーニングの効果が低減することを防止できる。
【００４１】
本実施例は、２枚の隔離壁４６の間にエアノズル３７を配置しているので、気泡域４５における気泡の流れを制御でき、１枚の隔離壁４６を用いた場合に比べて主ノズル３２から遠い位置まで拡散させることなく気泡域４５を保持することができる。このため、本実施例は、１枚の隔離壁４６を用いた場合に比べて気泡域４５による衝撃圧４４の減衰効果を高めることができる。隔離壁４６は１枚にすることも可能である。隔離壁４６を１枚にした場合には、１枚の隔離壁は気泡域４５と高速ジェット流４２との間に配置される。
【実施例５】
【００４２】
ＢＷＲに適用した、本発明の他の実施例である実施例５の構造部材の残留応力改善方法を、図１４を用いて以下に説明する。本実施例の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置３１Ｄを、図１４を用いて説明する。ウォータジェットピーニング装置３１Ｄは、主ノズル３２及びエアノズル３７を有し、実施例４と同様に隔離壁（隔離壁４６Ａ）も有している。
【００４３】
本実施例の構造部材の残留応力改善方法は、ＲＰＶ１の縦断面において主ノズル３２の軸心と施工対象物（シュラウドサポートシリンダ４、炉心シュラウド５及びシュラウドサポートリング２０）の成す角度θが鋭角の状態で、ウォータジェットピーニングを実施する例である。本実施例では、主ノズル３２が、軸心が角度θで傾いた状態でアニュラス部８内に配置されるので、主ノズル３２から非施工対象物であるジェットポンプ７までの距離は実施例３におけるその距離よりも長くなる。しかしながら、施工対象物の近くでは、ジェットポンプ７は、主ノズル３２から噴射された高速ジェット流４２から近い位置にある。このため、高速ジェット流４２内で発生する衝撃圧４４がジェットポンプ７まで伝播しやすくなる。
【００４４】
本実施例は、隔離壁４６Ａを、主ノズル３２と同様に傾斜させてウォータジェットピーニング装置３１Ｄの予防保全装置１３に取り付けている。この隔離壁４６Ａは、高速ジェット流３２の下流側でジェットポンプ７と高速ジェット流３２の間に配置される。エアノズル３７から噴射された気泡によって形成される気泡域４５は、隔離壁４６Ａとジェットポンプ７の間に形成される。その気泡は隔離壁４６Ａに沿って流れる。
【００４５】
本実施例も、実施例４と同様に、施工対象物への圧縮残留応力の付与、ジェットポンプ７の大幅な振動低減、及びジェットポンプ７の共振の防止といった効果を得ることができる。隔離壁４６Ａを用いているので、気泡域４５内の気泡が高速ジェット流４２内に巻き込まれることを抑制でき、衝撃圧４４の低下を防止できる。このため、施工対象部への圧縮残留応力の付与を効果的に行うことができる。
【００４６】
なお、高速ジェット流４２とシュラウドサポートバッフルプレート６の間に隔離壁を配置し、この隔離壁とシュラウドサポートバッフルプレート６の間に気泡域４５を形成しても良い。
【００４７】
気泡域４５の替りに気体（例えば空気）が内包された弾性体（例えば、空気を内包する樹脂部材）を用いることが可能である。この弾性体は、実施例４及び５では隔離壁４６が配置されている位置に配置される。この弾性体の使用によって、エアノズル３２、エア供給機３８、エアホース４０、エア供給機制御装置３９及び隔離壁４６が不要になり、ウォータジェットピーニング装置をよりコンパクト化することができる。実施例１から実施例３においても、気泡域の替りにその弾性体を用いることができる。
【００４８】
以上に述べた構造部材の残留応力改善方法は、加圧水型原子炉の原子炉容器内の構造部材に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置の構成図である。
【図２】高速ジェット流の中心からの距離とジェットポンプに発生する応力の関係を示す特性図である。
【図３】ジェットポンプに発生する振動の周波数特性を示し、（Ａ）は従来例におけるその周波数特性を示す説明図、（Ｂ）実施例１におけるその周波数特性を示す説明図である。
【図４】図１に示す構造部材の残留応力改善方法が適用されるＢＷＲの縦断面図である。
【図５】図４のＶ部の拡大図である。
【図６】図４のVI−VI断面図である。
【図７】図４のVII−VII断面図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例２の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置の構成図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例３の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置の構成図である。
【図１２】図１１のXII−XII断面図である。
【図１３】本発明の他の実施例である実施例４の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置の構成図である。
【図１４】本発明の他の実施例である実施例５の構造部材の残留応力改善方法に用いられるウォータジェットピーニング装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…原子炉圧力容器、４…シュラウドサポートシリンダ、５…炉心シュラウド、６…シュラウドサポートバッフルプレート、７…ジェットポンプ、８…アニュラス部、１３…予防保全装置、２０…シュラウドサポートリング、２１，２２，２３，２４…溶接部、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ…ウォータジェットピーニング装置、３２…主ノズル、３３…高圧ポンプ、３４…ポンプ制御装置、３７，３７Ａ，３７Ｂ…エアノズル、３８…エア供給機、３９…エア供給機制御装置、４２…高速ジェット流、４４…衝撃圧、４５，４５Ａ，４５Ｂ…気泡域、４６，４６Ａ…隔離壁。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に配置された第１ノズルから水ジェットを噴射し、
この水ジェットに含まれる第１気泡が消滅するときに発生する衝撃圧を、前記水の中に存在する施工対象物である第１構造部材に当てることにより、前記第１構造部材に圧縮残留応力を付与し、
少なくとも前記水ジェットを噴射している間、前記水の中に存在する非施工対象物である第２構造部材と前記水ジェットの間に、前記第１気泡とは別の第２気泡が存在する気泡域を形成することを特徴とする構造部材の残留応力改善方法。
【請求項２】
前記気泡域は、前記水の中に配置された第２ノズルから気体を噴射することによって形成される請求項１に記載の構造部材の残留応力改善方法。
【請求項３】
前記第２ノズルに形成された前記気体を噴射する第２噴射口の軸心が、前記第１ノズルに形成された前記水ジェットを噴射する第１噴射口の軸心に対して実質的に並行にまたは外側に向って配置されている請求項２に記載の構造部材の残留応力改善方法。
【請求項４】
前記水ジェットと前記気泡域の間に気泡混合防止部材を配置した請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構造部材の残留応力改善方法。
【請求項５】
前記気泡域は、前記水ジェットを取り囲んで環状に形成されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の構造部材の残留応力改善方法。
【請求項６】
水中に配置された第１ノズルから水ジェットを噴射し、
この水ジェットに含まれる気泡が消滅するときに発生する衝撃圧を、前記水の中に存在する施工対象物である第１構造部材に当てることにより、前記第１構造部材に圧縮残留応力を付与し、
少なくとも前記水ジェットを噴射している間、前記水の中に存在する非施工対象物である第２構造部材と前記水ジェットの間に、気体を含む衝撃圧緩衝部材を配置していることを特徴とする構造部材の残留応力改善方法。
【請求項７】
原子炉容器内の水中に第１ノズルを浸漬し、
前記第１ノズルから前記水の中に水ジェットを噴射し、
この水ジェットに含まれる第１気泡が消滅するときに発生する衝撃圧を、前記原子炉容器内で前記水の中に存在する施工対象物である第１構造部材に当てることにより、前記第１構造部材に圧縮残留応力を付与し、
少なくとも前記水ジェットを噴射している間、前記原子炉容器内で前記水の中に存在する非施工対象物である第２構造部材と前記水ジェットの間に、前記第１気泡とは別の第２気泡が存在する気泡域を形成することを特徴とする原子力プラントの構造部材の残留応力改善方法。
【請求項８】
前記気泡域は、前記水の中に浸漬された第２ノズルから気体を噴射することによって形成される請求項７に記載の原子力プラントの構造部材の残留応力改善方法。
【請求項９】
前記第２構造部材が前記原子炉容器内に設置されたジェットポンプである請求項７または請求項８に記載の原子力プラントの構造部材の残留応力改善方法。

【図１】