特許 6185823 ウォータージェットピーニング用ノズル、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6185823

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】ウォータージェットピーニング用ノズル、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング施工方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 1/02 20060101AFI20170814BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20170814BHJP

   B23P 17/00 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   B05B1/02 101

   B05D7/00 L

   B23P17/00 A

【請求項の数】5

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-229901(P2013-229901)

(22)【出願日】2013年11月6日

(65)【公開番号】特開2015-89533(P2015-89533A)

(43)【公開日】2015年5月11日

【審査請求日】2016年5月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松井 祐二

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 孝一

(72)【発明者】

【氏名】吉久保 富士夫

(72)【発明者】

【氏名】新田 一陽

(72)【発明者】

【氏名】永島 利治

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 昇

(72)【発明者】

【氏名】波東 久光

【審査官】 鏡 宣宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−２６２５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０２８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４２９００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｂ １／００− ９／０８

Ｂ０５Ｄ ７／００− ７／２６

Ｂ２３Ｐ １７／００

Ｇ２１Ｃ １３／００−１３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧された水の通路である水室及びこの水室の下流に形成されて前記水室に連絡されるスロート部のそれぞれが内部に形成されたノズル本体と、外筒部材とを備え、
前記ノズル本体が、前記スロート部に連絡され、前記ノズル本体の軸方向において前記ノズル本体の一端部から突出する突出管を有し、
前記外筒部材が、前記突出管の周囲を取り囲んで前記ノズル本体の前記一端部に取り付けられ、前記ノズル本体の軸方向において前記突出管の先端よりも突出しており、
前記突出管の先端に形成された噴射口に連絡されて前記突出管の周囲を取り囲む噴射領域が、前記外筒部材内に形成され、
前記外筒部材の、前記軸方向において前記突出管の前記先端よりも突出している部分が、環状の開口形成部になっており、
前記噴射領域が、前記外筒部材内で、前記突出管の前記先端よりも前記水室側及び前記突出管の前記先端よりも前記開口形成部の先端側に存在しており、
前記噴射領域を外部に開放する開口部が前記開口形成部によって囲まれて形成され、
前記開口部の開口面積が、前記噴射領域の、前記外筒部材の半径方向における最大の断面積よりも小さくなっており、
前記噴射領域に面する、前記外筒部材の内面であって前記突出管の前記先端から前記開口形成部の先端部に亘って形成された前記内面が、前記軸方向において、連続した曲面を形成していることを特徴とするウォータージェットピーニング用ノズル。

【請求項2】

請求項１に記載のウォータージェットピーニング用ノズルと、前記ウォータージェットピーニング用ノズルが取り付けられて前記ウォータージェットピーニング用ノズルを走査するノズル走査装置と、前記ウォータージェットピーニング用ノズルに供給する加圧水を吐出する高圧ポンプとを備えたウォータージェットピーニング装置。

【請求項3】

請求項１に記載のウォータージェットピーニング用ノズルを水中においてウォータージェットピーニング施工対象物に対向させて配置し、高圧ポンプで加圧された水の噴射流を、前記ウォータージェットピーニング用ノズルの前記突出管の先端に形成された噴射口から、前記ウォータージェットピーニング用ノズルの前記噴射領域に噴射させ、前記噴射流に含まれる気泡が崩壊するときに発生する衝撃波を前記ウォータージェットピーニング施工対象物に当てることにより前記ウォータージェットピーニング施工対象物の残留応力を改善することを特徴とするウォータージェットピーニング施工方法。

【請求項4】

前記ウォータージェットピーニング用ノズルを原子炉圧力容器内に充填された水に浸漬させ、前記原子炉圧力容器内に設けられた、前記ウォータージェットピーニング施工対象物である炉内構造物に対して、前記噴射口から前記噴射流を噴出する請求項３に記載のウォータージェットピーニング施工方法。

【請求項5】

前記炉内構造物が前記原子炉圧力容器の底部に設けられた管状部材であり、前記噴射口から、前記管状部材に対して、前記噴射流を噴出する請求項４に記載のウォータージェットピーニング施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウォータージェットピーニング用ノズル、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング施工方法に係り、特に、原子力プラントに適用するのに好適なウォータージェットピーニング用ノズル、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力プラントの構造部材の溶接部及び熱影響部などの表面近傍に残留応力が存在する場合には、この溶接部及びこれの熱影響部などにウォータージェットピーニング（以下、ＷＪＰと称する）を施工して構造部材（ＷＪＰ施工対象物）の表面付近に存在する引張残留応力を圧縮残留応力に改善することが行われている。ＷＪＰは、残留応力を改善する構造部材を水中に浸漬させた状態で、水中で噴射ノズルから高圧の水流を噴射して行われる。噴射された高圧水流に含まれるキャビテーション気泡が崩壊することによって衝撃波が生じる。この衝撃波が水中の構造部材の表面に衝突することによって、その構造部材の表面付近の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。このため、構造部材における応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生が抑制される。ＷＪＰによる応力改善方法は、例えば、特開平７−２７０５９０号公報に記載されている。

【0003】

特開平７−２７０５９０号公報に記載された応力改善方法では、ウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）を、原子炉圧力容器の底部を貫通してその底部に取り付けられた制御棒駆動機構ハウジングの上端部（原子炉圧力容器内に位置する）に着座させ、高圧水流を、ＷＪＰ装置の噴射ノズルから制御棒駆動機構ハウジングと原子炉圧力容器の溶接部に向かって噴射させている。この高圧水流に含まれるキャビテーション気泡の崩壊によって発生する衝撃波がその溶接部の表面に衝突することにより、その溶接部表面の残留応力が改善される。

【0004】

ＷＪＰ装置に用いられる噴射ノズルとしては、特公平４−４３７１２号公報、特開平８−２５７９９８号公報及び特開平９−２６２５０６号公報に記載された噴射ノズルが知られている。

【0005】

特公平４−４３７１２号公報に記載された噴射ノズルは、スロート部、及びこのスロート部の先端に存在する噴射口が連絡される円錐状の開口部（ホーン）を内部に形成している。スロート部では高圧水の流速が増大される。その開口部は、スロート部の出口から噴射ノズルの先端に向かって流路断面積を徐々に増加している。噴射ノズルの軸方向における開口部の長さがスロート部のその長さの４〜２０倍あり、開口部の開き角θが２０°〜６０°の範囲内にある。高圧水の噴射流がスロート部から開口部に噴射されたとき、噴射流の周囲にキャビテーション気泡が積極的に形成される。

【0006】

特開平８−２５７９９８号公報の図５に記載された噴射ノズルは、噴射口を有するスロート部を形成したノズル本体に円筒部を形成している。この円筒部の内径はスロート部の内径よりも大きくなっている。このため、特開平８−２５７９９８号公報の図５に記載された噴射ノズルは、特公平４−４３７１２号公報に記載された噴射ノズルのように、噴射口を有するスロート部の下流に、断面積が徐々に拡大される開口部を形成しているのではなく、ノズル本体の円筒部内に、スロート部の下流端である噴射口から、断面積が急激に拡大される急拡大部（噴射領域）を形成している。この噴射領域の断面積は、急激に拡大した後、噴射ノズルの先端に向かって直線的に徐々に減少している。このため、噴射ノズルの先端（円筒部の先端）での噴射領域の断面積は、急激に拡大した位置での最大の断面積よりも小さくなっており、噴射領域において最も小さくなっている。外部に開放される円筒部の開口部が、噴射領域の断面積が最も小さくなっている噴射ノズルの先端部に形成される。高圧水の噴射流が、スロート部の噴射口から噴射領域内に噴射され、さらに、円筒部の開口部を通って噴射ノズルの外部に達する。

【0007】

特開平９−２６２５０６号公報に記載された噴射ノズルは、噴射口を有するスロート部を形成したノズル本体に、環状張り出し縁部を先端に形成した円筒状のキャップを取り付けている。キャップの内径はノズル本体の外径と実質的に同じである。環状張り出し縁部は、キャップの半径方向においてキャップの円筒部からキャップの中心軸に向かって伸びている。環状張り出し縁部に囲まれた開口部がキャップの先端部に形成される。この開口部の内径はノズル本体の外径よりも小さくなっている。噴射領域が、ノズル本体の先端と環状張り出し縁部の間でキャップ内に形成される。高圧水の噴射流が、スロート部の噴射口から噴射領域内に噴射され、さらに、その開口部を通して噴射ノズルの外部に達する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７−２７０５９０号公報

【特許文献2】特公平４−４３７１２号公報

【特許文献3】特開平８−２５７９９８号公報

【特許文献4】特開平９−２６２５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特開平８−２５７９９８号公報及び特開平９−２６２５０６号公報のそれぞれに記載された各噴射ノズルを、水中で、原子力プラントの、ウォータージェットピーニング施工対象物（ＷＪＰ施工対象物）である構造部材に対向させて配置する。各噴射ノズルを用いてその構造部材に対してＷＪＰを施工するとき、高圧水の噴射流が、噴射ノズルのスロート部の先端に形成された噴射口から構造部材に向かって、噴射ノズルの円筒部内に形成された噴射領域内に噴射され、さらに、噴射ノズル先端の開口部を通って噴射ノズルの外部に達する。噴射された噴射流に含まれたキャビテーション気泡の崩壊によって発生した衝撃波が水中の構造部材の表面に衝突することによって、その構造部材の表面付近の引張残留応力が圧縮残留応力に改善される。

【0010】

特開平８−２５７９９８号公報及び特開平９−２６２５０６号公報に記載された各噴射ノズルは、前述したように、ノズル本体の下流側で噴射ノズル内に、ノズル本体の一部である円筒部またはノズル本体に取り付けられた円筒部（キャップ）によって取り囲まれた噴射領域を形成し、さらに、この噴射領域を噴射領域の外部に連通させる、断面積が噴射領域の他の部分の断面積よりも小さくなっている開口部を先端部に形成している。このため、噴射流が噴射されたとき、各噴射ノズルの噴射領域内の水が、噴射流のエネルギーによって随伴流となって噴射流に混入されて開口部より噴射領域の外部に排出される。その噴射領域が、噴射領域内における随伴流の発生によって水不足になり、負圧状態になる。この負圧を解消するために、噴射ノズルの外部に存在する水が、水不足解消流となって逆流し、円筒部の先端部に形成された開口部を通して噴射領域内に流入する。

【0011】

特開平８−２５７９９８号公報及び特開平９−２６２５０６号公報に記載された各噴射ノズルでは、噴射領域に面している、ノズル本体の先端面と円筒部材の内面の間に形成される、噴射領域のコーナー部において、噴射領域内に流入する水不足解消流の影響によってそのコーナー部で渦が発生し、この渦の発生に伴って発生するキャビテーション気泡も多くなる。発生したキャビテーション気泡は、水不足解消流の流れに乗って噴射領域内で噴射流の位置まで移動する。このため、噴射流に伴って噴射ノズルの外部に達するキャビテーション気泡が多くなる。発生する衝撃波が強くなり、大きな圧縮残留応力が構造部材に付与され、構造部材の残留応力の改善効果が増大する。

【0012】

発明者らが特開平８−２５７９９８号公報及び特開平９−２６２５０６号公報に記載された各噴射ノズルの噴射領域内での水の流動状態を検討した結果、発明者らは、後述するように、噴射領域の前述のコーナー部で発生する渦によって発生したキャビテーション気泡の一部が、噴射口から噴射された噴射流の位置まで移動することができず、噴射領域内で消滅してしまうということを見出した。コーナー部で消滅するキャビテーション気泡の発生は、キャビテーション気泡の発生に用いられた噴射流のエネルギーを浪費することになる。噴射流のエネルギーの浪費は、その浪費の分だけ、ＷＪＰ施工対象物の残留応力の改善効果を抑制することになる。

【0013】

本発明の目的は、ウォータージェットピーニング施工対象物の残留応力をさらに改善することができるウォータージェットピーニング用ノズル、ウォータージェットピーニング装置及びウォータージェットピーニング施工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記した目的を達成する本発明の特徴は、加圧された水の通路であるスロート部が形成されたノズル本体と、外筒部材とを備え、
外筒部材が、スロート部に連絡され、ノズル本体の一端部から突出する突出管の周囲を取り囲んでノズル本体のその一端部に取り付けられた外筒ベース部、外筒ベース部につながる円筒部、及び円筒部につながる開口形成部を有し、
外筒部材内に形成された噴射領域が、突出管の先端に形成された噴射口に連絡され、且つ外筒ベース部、円筒部及び開口形成部によって囲まれており、
噴射領域を外部に開放する開口部が開口形成部によって囲まれて形成され、
開口部の開口面積が、噴射領域の、外筒部材の半径方向における最大の断面積よりも小さくなっており、
噴射領域から外側に向かって凸になっている第１の曲面が、外筒ベース部の開口部側の端部から円筒部の内面に亘って、噴射領域に面して形成されていることにある。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ウォータージェットピーニング施工対象物の残留応力をさらに改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング用ノズルの縦断面図である。

【図2】図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルを用いた実施例１のウォータージェットピーニング方法を示す説明図である。

【図3】比較例であるウォータージェットピーニング用ノズルにおける噴出した噴射流に伴う水流の状態を示す説明図である。

【図4】従来のウォータージェットピーニング用ノズルにおける噴出した噴射流に伴う水流の状態を示す説明図である。

【図5】従来の他のウォータージェットピーニング用ノズルにおける噴出した噴射流に伴う水流の状態を示す説明図である。

【図6】従来の他のウォータージェットピーニング用ノズルにおける噴出した噴射流に伴う水流の状態を示す説明図である。

【図7】図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルにおける噴出した噴射流に伴う水流の状態を示す説明図である。

【図8】図及び図７に示すウォータージェットピーニング用ノズルの拡大図である。

【図9】図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルによる応力改善効果を示す特性図である。

【図10】図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルによる噴射距離の裕度の応力改善効果を示す説明図である。

【図11】本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング方法が施工される加圧水型原子炉の原子炉圧力容器の局部断面斜視図である。

【図12】図１１のXII部の拡大図である。

【図13】実施例２のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング装置の構成図である。

【図14】図１３に示すウォータージェットピーニング装置の下部の内部構造を示す拡大図である。

【図15】図１３に示す旋回機構部の拡大縦断面図である。

【図16】図１１に示す原子炉圧力容器の下鏡部において最も低い位置で下鏡部を貫通して設けられた炉内計装筒に設置された、図１３に示すウォータージェットピーニング装置の噴射ノズルと、その炉内計装筒と下鏡部の溶接部との位置関係を示す説明図である。

【図17】図１１に示す原子炉圧力容器の下鏡部が傾斜している位置において下鏡部を貫通して設けられた炉内計装筒に設置された、図１３に示すウォータージェットピーニング装置の噴射ノズルと、その炉内計装筒と下鏡部の溶接部との位置関係を示す説明図である。

【図18】図１１に示す原子炉圧力容器の下鏡部において最も低い位置で下鏡部に溶接された炉内計装筒の溶接部を施工する際のウォータージェットピーニングおいて、図４に示す従来のウォータージェットピーニング用ノズル及び図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルのそれぞれの走査範囲を示す説明図である。

【図19】図１１に示す原子炉圧力容器の下鏡部の傾斜している位置において下鏡部に溶接された炉内計装筒の溶接部を施工する際のウォータージェットピーニングおいて、図４に示す従来のウォータージェットピーニング用ノズル及び図１に示すウォータージェットピーニング用ノズルのそれぞれの走査範囲を示す説明図である。

【図20】本発明の他の好適な実施例である実施例２のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング用ノズルの縦断面図である。

【図21】本発明の他の好適な実施例である実施例３のウォータージェットピーニング方法に用いられるウォータージェットピーニング用ノズルの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

発明者らは、上記した目的を達成できるウォータージェットピーニング用ノズル（以下単に、噴射ノズルという）の検討を行うため、図３、図４、図５、図６及び図７に示す種々の噴射ノズルを用いて水中での水の噴射実験を行った。図３、図４、図５、図６及び図７には、各噴射ノズルから水中に水の噴射流を噴射した場合における、水中での水の流動状態が併せて示されている。

【0018】

各噴射ノズルの構造及び噴射流を噴射したときにおける水の流動状態を説明する。

【0019】

比較例の噴射ノズル３５は、突出管４をノズル本体３の先端側端面に設けており、水室５をノズル本体３内に形成している。水室５に連絡されるスロート部７がノズル本体３及び突出管４内に形成され、スロート部７は突出管４の先端の位置で噴射口を形成する（図３参照）。

【0020】

水中に配置された噴射ノズル３５の水室５に供給された高圧水は、スロート部７を通って突出管４の先端に形成された噴射口から水中に噴射流３２Ａとなって噴射される。噴射流３２Ａの噴射によって、噴射口付近において、噴射流３２Ａの周囲の水が随伴流３３Ａとなって噴射流３２Ａと共に流れる。随伴流３３Ａの生成によって噴射口付近の周囲水が不足するため、水不足解消流３４Ａが周囲水の不足分を解消しようとして噴射口付近に流れ込む（図３参照）。噴射ノズル３５では、水不足解消流３４Ａが噴射流３２Ａ及び随伴流３３Ａとほぼ同じ方向に流れるため、水不足解消流３４Ａと噴射流３２Ａ及び随伴流３３Ａとの衝突及び干渉が起こりにくい。この結果、水流の衝突により生じる渦の量があまり多くないので、キャビテーション気泡の発生効率はあまり高くない。

【0021】

図４に示す噴射ノズル３６は特公平４−４３７１２号公報に記載された噴射ノズルである。噴射ノズル３６は、ノズル本体３Ａ内に、水室５、スロート部３７及び円錐状の開口部であるホーン３８を形成している。スロート部３７の一端部が水室５に連絡され、スロート部３７の他端部は噴射口となってホーン３８に開口している。ホーン３８の断面積は、スロート部３７から先端に向かって徐々に増大している。

【0022】

噴射ノズル３６はノズル本体の先端部にホーン３８を形成しているので、スロート部３７の噴射口からホーン３８内に高圧水の噴射流３２Ｂが噴射されたとき、ホーン３８内の水が随伴流３３Ｂとして噴射流３２Ｂに随伴してホーン３８の外部に排出される。このため、ホーン３８の、スロート部３７に近い上流部では、水が不足し、負圧状態になる。この負圧を解消するために、水不足解消流３４Ｂが、ホーン３８の外側から外部からホーン３８内に流れ込み、噴射流３２Ｂ及び随伴流３３Ｂに対してやや斜めにこれらの流れ方向と逆行するようにして衝突する。水不足解消流３４Ｂが噴射流３２Ｂ及び随伴流３３Ｂと逆行してこれらの流れに衝突するため、渦が大量に発生し、キャビテーション気泡の発生効率が増加する。この結果、ＷＪＰによる、ＷＪＰ施工対象物における残留応力の改善効果が大きくなる。しかしながら、水不足解消流３４Ｂが噴射流３２Ｂに逆行して噴射流３２Ｂに衝突するときに噴射流３２Ｂのエネルギー損失が増加する怖れがある。また、このような水流の衝突で渦が発生しているため、渦は噴射流３２Ｂの上流付近にとどまりやすく、発生した渦の寿命も短い。ＷＪＰの施工に適した噴射流３２Ｂの噴射距離は短くなり、噴射距離の裕度も低下する。噴射距離とは、噴射ノズルの噴射口とＷＪＰ施工対象物のＷＪＰ施工面との間の距離である。

【0023】

図５に示す噴射ノズル８８は特開平８−２５７９９８号公報の図５に記載された噴射ノズルである。噴射ノズル８８は、前述したように、噴射口を有するスロート部３７を形成したノズル本体３Ｂに円筒部９４を形成している。噴射ノズル８８内には、円筒部９４に囲まれた噴射領域９１が形成される。噴射ノズル８８では、スロート部３７先端の噴射口から円筒部９４の内面に向って形成されて噴射領域９１に面する、ノズル本体３Ｂの先端面８９が、その噴射口から上流に向かって少し傾斜しているため、ノズル本体３Ｂの先端面８９と円筒部９４の内面の間に、噴射領域９１の鋭角のコーナー部９５が形成される。円筒部９４の厚みは、噴射領域コーナー部９５から円筒部９４の先端に向かって徐々に増大する。噴射領域９１の断面積は、逆に、噴射領域９１のコーナー部９５から円筒部９４の先端に向かって徐々に減少する。噴射領域９１の断面積のうちで、円筒部９４の先端に形成される開口部９６の断面積が最も小さくなる。

【0024】

水中に配置された噴射ノズル８８のスロート部３７先端の噴射口から高圧水の噴射流３２Ｄが噴射されているとき、前述したように、随伴流が生成されて噴射領域９１内の水が噴射流３２Ｄに混入されて開口部９６より噴射領域９１の外部に排出される。この結果、噴射領域９１が負圧状態になり、噴射ノズル８８の外部に存在する水が水不足解消流９２となって開口部９６を通して噴射領域９１内に流入する。渦９３が、水不足解消流９２の流動によって噴射領域９１のコーナー部９５に発生する。渦９３の発生は、前述したように、噴射流３２Ｄに伴って噴射領域９１の外部に達するキャビテーション気泡を増大させ、構造部材の残留応力の改善効果を増大させる。

【0025】

発明者らが噴射ノズル８８の噴射領域９１内での水の流動状態を検討した結果、発明者らは、発生した渦９３はコーナー部９５で局所的に循環し続ける渦になりやすいため、このような渦９３により発生したキャビテーション気泡の一部が、水不足解消流９２の流れに乗ることができずにそのコーナー部９５で局所的に循環し続ける渦に伴って循環し続け、噴射領域９１内で、噴射口から噴射された噴射流３２Ｄの位置まで移動することができなくなり、そして、このようなキャビテーション気泡がコーナー部９５で循環している間に消滅してしまうという現象が生じていることを見出した。コーナー部９５内で消滅するキャビテーション気泡の発生は、キャビテーション気泡の発生に用いられた水不足解消流９２のエネルギー、すなわち、噴射流３２Ｄのエネルギーを浪費することになる。コーナー部９５内で消滅するキャビテーション気泡の発生よる噴射流３２Ｄのエネルギーの浪費は、それだけ、ＷＪＰ施工対象物の残留応力の改善効果を抑制することになる。また、ＷＪＰの施工に適した噴射流３２Ｄの噴射距離が噴射流３２Ｄのエネルギーの浪費によって短くなり、噴射流３２Ｄの噴射距離の裕度も低下する。噴射距離とは、噴射ノズルの噴射口とＷＪＰ施工対象物のＷＪＰ施工面との間の距離である。

【0026】

図６に示す噴射ノズル９７は特開平９−２６２５０６号公報に記載された噴射ノズルである。噴射ノズル９７は、水室５、噴射口９８を有するスロート部３７Ａを形成したノズル本体３Ｃに、環状張り出し縁部１０１を先端に形成した円筒状のキャップ１００を取り付けている。環状張り出し縁部１０１は、キャップ１００の半径方向においてキャップ１００の円筒部からキャップ１００の中心軸に向かって伸びている。環状張り出し縁部１０１に囲まれた開口部１０２がキャップ１００の先端部に形成される。この開口部１０２の内径はノズル本体３Ｃの外径よりも小さくなっている。噴射領域１０３が、ノズル本体３Ｃの先端と環状張り出し縁部１０１の間でキャップ１００内に形成される。噴射領域１０３の直角のコーナー部１０４が、ノズル本体３Ｃの先端面１０８とキャップ１００の円筒部の内面の間に形成される。

【0027】

水中に配置された噴射ノズル９７の噴射口９８から高圧水の噴射流３２Ｅが噴射されているとき、噴射ノズル８８と同様に、随伴流が生成されて噴射領域１０３内の水が噴射流３２Ｅに混入されて開口部１０２より噴射領域１０３の外部に排出される。噴射領域１０３が負圧状態になり、噴射ノズル９７の外部に存在する水が水不足解消流１０５となって開口部１０２を通して噴射領域１０３内に流入する。渦１０６が、水不足解消流１０５の流動によって噴射領域１０３のコーナー部１０４に発生する。渦１０６の発生は、前述したように、噴射流３２Ｅに伴って噴射領域１０３の外部に達するキャビテーション気泡を増大させ、構造部材の残留応力の改善効果を増大させる。

【0028】

発明者らが噴射ノズル９７の噴射領域１０３内での水の流動状態を検討した結果、発明者らは、噴射ノズル８８と同様に、噴射ノズル９７においても、コーナー部１０４で局所的に循環している渦１０６により発生したキャビテーション気泡の一部が、噴射領域１０３内で、噴射口９８から噴射された噴射流３２Ｅの位置まで移動できずに、コーナー部１０４で循環している間に消滅してしまうという現象を生じることを見出した。コーナー部１０４内で消滅するキャビテーション気泡の発生は、キャビテーション気泡の発生に用いられた水不足解消流１０５のエネルギー、すなわち、噴射流３２Ｅのエネルギーを浪費することになる。この結果、ＷＪＰ施工対象物の残留応力の改善効果が抑制され、また、噴射流３２Ｅの噴射距離の裕度も低下する。

【0029】

図７に示す噴射ノズル２は、図３に示す噴射ノズル３５において、突出管４を取り囲む円筒状の外筒（外筒部材）９を、ノズル本体３の先端側端面（突出管４側の端面）に取り付けた構成を有する。外筒９は、外筒ベース部１０、円筒部１０Ｂ及び開口形成部１１を有し、外筒ベース部１０、円筒部１０Ｂ及び開口形成部１１が一体になって構成されている。外筒ベース部１０は突出管４が挿入される貫通孔を形成している。外筒ベース部１０に形成された貫通孔に突出管４が挿入された状態で、外筒ベース部１０が、ノズル本体３の先端側端面及び突出管４の外面に接触されてノズル本体３の先端側端面に取り付けられている。噴射領域１７が、外筒９内に形成され、突出管４の先端よりも噴射ノズル２の先端側に形成されている。円筒部１０Ｂが噴射領域１７を取り囲んで外筒ベース部１０につながっており、円筒部１０Ｂの外径は外筒ベース部１０の外径と同じである。このため、円筒部１０Ｂの外面は外筒ベース部１０の外面に連続してつながっている。円筒部１０Ｂは、外筒９において、厚みが最も薄くなっている部分の一つである。円筒部１０Ｂは、外筒ベース部１０の外面を含む、外筒ベース部１０の環状の突出部（外筒ベース部１０の外周部に位置する）であるとも言える。

【0030】

開口形成部１１は、外側に向かって湾曲した環状の部材であって、図８に示すように、突出管４の先端よりも噴射ノズル２の先端部側に配置されており、図８に示す一点鎖線の位置で円筒部１０Ｂにつながっている。開口形成部１１の厚みは、円筒部１０Ｂの最も厚みが薄くなっている部分（図８に示された一点鎖線付近）での厚みと同じである。開口形成部１１は、内側に形成された曲面１２Ｃが噴射領域１７と対向するように配置されている。噴射領域１７に連通して噴射領域１７を外部に開放する開口部１３が、開口形成部１１の先端部によって囲まれて形成されている。開口部１３の開口面積は、噴射領域１７の、噴射ノズル２、すなわち、外筒９の半径方向における最大の断面積よりも小さくなっている。さらに、開口部１３の直径は突出管４の内径よりも大きくなっている。

【0031】

曲面１２Ａが、外筒ベース部１０の、噴射領域１７に面する端部及び円筒部１０Ｂの内面に亘って形成されており、円筒部１０Ｂと開口形成部１１の境界である図８に示された破線から水室５側に向かう範囲Ａ１において形成されている。曲面１２Ａにつながる曲面１２Ｂが、外筒ベース部１０の、噴射領域１７に面する端部において突出管４側に形成されている。曲面１２Ｂは、突出管４の先端から水室５側に向かう図８に示された範囲Ａ２において形成されている。曲面１２Ｂの形成によって、突出管４を取り囲む環状の突出部１０Ａが形成される。突出部１０Ａの内面は突出管４の外面に接触しており、突出管４及び突出部１０Ａのそれぞれの先端部は、互いに、隙間を埋めるように接合されている。外筒ベース部１０に、開口形成部１１の内面には、円筒部１０Ｂと開口形成部１１の境界である図８に示された破線から開口部１３に向かう範囲Ａ３において、曲面１２Ｃが形成されている。結果的に、噴射領域１７は、スロート部７先端の噴射口８及び開口部１３を除いて、曲面１２Ａ、曲面１２Ｂ及び曲面１２Ｃによって取り囲まれている。曲面１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃは、いずれも、噴射領域１７から外側に向かって凸になっている曲面である。

【0032】

水中に配置された噴射ノズル２の水室５に供給された高圧水は、スロート部７を通って突出管４の先端に形成された噴射口８から噴射領域１７内の水中に噴射流３２となって噴射される。噴射流３２は、開口部１３を通して噴射領域１７から噴射ノズル２の外部に達する。噴射流３２が噴射されているとき、随伴流３３が生成されて噴射領域１７内の水が噴射流３２に混入されて開口部１３より噴射領域１７の外部に排出される。この結果、噴射領域１７が開口部１３において開口形成部１１によって絞られているので、噴射領域１７が負圧状態になり、噴射ノズル２の外部に存在する水が水不足解消流３４となって開口部１３を通して噴射領域１７内に流入する。

【0033】

噴射ノズル２では、噴射ノズル８８及び９７のように、ノズル本体と円筒部の間に鋭角のコーナー部９５及び直角のコーナー部１０４が形成されず、噴射領域１７から外側に向かって凸になる曲面１２Ａが外筒ベース部１０の噴射領域１７に面する端部及び円筒部１０Ｂに亘って形成されている。このため、噴射ノズル２では、水不足解消流３４が、噴射領域１７内において、円筒部１０Ｂの内面及び曲面１２Ａに沿ってスムーズに流れ、噴射領域１７の曲面１２Ａに面する部分において、噴射ノズル８８及び９７のコーナー部９５及び１０４で発生する渦が生じ難くなる。また、このような渦によってキャビテーション気泡が循環し続けることもなくなる。

【0034】

噴射ノズル２では、噴射領域１７内で消滅するキャビテーション気泡が極めて少なくなり、噴射ノズル８８及び９７で生じる噴射領域内での水不足解消流９２，１０５のエネルギーの浪費が解消される。水不足解消流３４は、噴射領域１７内でエネルギーを浪費することなく、より大きなエネルギーを保有して噴射口８から噴射された噴射流３２に衝突する。この結果、より多くのキャビテーション気泡が発生し、これらの気泡を含む噴射流３２が開口部１３から噴射ノズル２の外部に達する。噴射流３２に同伴されるキャビテーション気泡の増大に伴って、これらの気泡の崩壊により発生する衝撃波の強度がより増大し、強度が増大した衝撃波が板部材３１の表面に衝突する。板部材３１の表面にはより大きな圧縮残留応力が付与される。発生するキャビテーション気泡の量が増大するほど、ＷＪＰ施工対象物である構造部材の応力改善効果が増大する。

【0035】

さらに、噴射ノズル２では、噴射領域１７から外側に向かって凸になる曲面１２Ｂが、前述したように、噴射領域１７に面して外筒ベース部１０に形成されているため、噴射領域１７において曲面１２Ａに沿って流れた水不足解消流３４が曲面１２Ｂに沿って噴射流３２に向かってスムーズに流れる。水不足解消流３４が曲面１２Ｂに沿って流れている間においても水不足解消流３４のエネルギーの浪費が極めて少ない。また、水不足解消流３４は、曲面１２Ｂに沿って流れることによって噴射流３２の流れ方向に流れの向きを変えるため、噴射流３２と衝突する際に噴射流３２の流れ方向の流動成分を有している。このため、水不足解消流３４の衝突による噴射流３２のエネルギー損失が著しく小さくなり、ＷＪＰ施工対象物に対するＷＪＰの施工に適した噴射距離が長くなる。この結果、噴射ノズル２では、噴射距離の裕度が増加する。

【0036】

以上の検討結果を反映した本発明の実施例を以下に説明する。

【実施例1】

【0037】

本発明の好適な一実施例である実施例１のウォータージェットピーニング方法（ＷＪＰ方法）を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ方法に用いられる噴射ノズルは、図７に示す噴射ノズル２である。

【0038】

本実施例のＷＪＰ方法では、図２に示されるウォータージェットピーニング装置（以下、ＷＪＰ装置という）１が用いられる。ＷＪＰ装置１は、噴射ノズル２、ＷＪＰ施工対象物である板部材３１を浸漬する水槽９９、給水ホース１０９、高圧ポンプ１１０、高圧ホース１４及びノズル走査装置１８を備えている。

【0039】

ノズル走査装置１８は、支柱１９、移動装置２１，２３，２５、第１アーム２２及び第２アーム２４を有する。支柱１９が、基台２０の上面に取り付けられ、上下方向に伸びている。上下方向に移動する移動装置２１が支柱１９に移動可能に設けられる。水平方向でＸ方向に伸びる第１アーム２２が移動装置２１に設置されている。第１アーム２２に沿ってＸ方向に移動する移動装置２３が、第１アーム２２に移動可能に設置されている。水平方向でＸ方向に直交するＹ方向に伸びる第２アーム２４が移動装置２３に取り付けられている。移動装置２５が、第２アーム２４に移動可能に設置される。上下方向に伸びる支持部材２６が移動装置２５に取り付けられる。噴射ノズル２が支持部材２６の先端部（下端部）に取り付けられる。基台２０は、水槽（容器）９９が設置された床に設置される。

【0040】

給水ホース１０９の一端部は上部が開放された水槽９９の底部に接続され、給水ホース１０９の他端部が高圧ポンプ１１０に接続される。高圧ポンプ１１０の吐出口に接続される高圧ホース１４が、支持部材２６に取り付けられ、噴射ノズル２に接続される。高圧ホース１４は噴射ノズル２の水室５に連絡される。圧力計１５及び流量計１６が高圧ホース１４に取り付けられる。制御装置２７及び２９が操作盤２８に接続され、圧力計１５及び流量計１６が制御装置２９に接続される。

【0041】

ＷＪＰ装置１を用いて行う本実施例のウォータージェットピーニング方法を、説明する。ＷＪＰ施工対象物である板部材３１が、水槽９９に充填された水３０に浸漬して配置される。

【0042】

噴射ノズル２は、水３０中に位置しており、板部材３１上のＷＪＰの開始位置の真上に位置決めされる。この位置決めは、オペレータが操作盤２８に必要情報を入力することにより行われる。制御装置２７は、入力した情報に基づいて、移動装置２１，２３及び２５をそれぞれ所定位置に移動させる。噴射ノズル２が、移動装置２１によってＺ方向（上下方向）の座標値に、移動装置２３の移動によってＸ方向の座標値に、移動装置２５の移動によってＹ方向の座標値に位置決めされる。移動装置２１によって噴射ノズル２をＺ方向に走査することによって、噴射ノズル２の噴射口８と板部材３１の間の距離、すなわち、噴射距離を調節することができる。本実施例では、移動装置２５による噴射ノズル２の走査により、噴射距離が設定噴射距離にセットされる。移動装置２３及び２５をそれぞれ走査することにより、噴射ノズル２の噴射口８の位置が、板部材３１のＸ方向及びＹ方向におけるＷＪＰ開始位置にセットされる。

【0043】

操作盤２８からの制御指令を入力した制御装置２７の出力信号に基づいて、高圧ポンプ１１０が駆動され、給水ホース１０９を通して供給される水槽９９内の水３０が高圧ポンプ１１０で昇圧される。昇圧されて高圧ポンプ１１０から吐出された高圧水が高圧ホース１４を通して噴射ノズル２の水室５内に供給される。水室５に流入した高圧水は、噴射ノズル２内の流路断面積が減少する絞り部６、及びノズル本体３及び突出管４内に形成されたスロート部７を通って突出管４の先端に形成された噴射口８から噴射流３２になって噴射領域１７に噴射され、開口部１３を通して噴射ノズル２の外部に達する。圧力計１５は高圧ホース１４内を流れる高圧水の圧力を計測し、流量計１６はこの高圧水の流量を計測する。制御装置２９は圧力計１５及び流量計１６による各計測値を入力し、高圧ポンプ１１０の回転数等を制御する。

【0044】

噴射流３２の噴射によって、前述したように、噴射領域１７内及び噴射ノズル２の外部において噴射流３２の周囲に存在する水が随伴流３３となって噴射流３２と共に流れる。この結果、噴射ノズル２の外部に存在する水３０が、水不足解消流３４になって開口部１３を通して負圧状態になった噴射領域１７に流入する。噴射ノズル２の噴射領域１７では、前述したように、水不足解消流３４が、円筒部１０Ｂの内面及び曲面１２Ａに沿ってスムーズに流れ、噴射領域１７の曲面１２Ａに面する部分において、噴射ノズル８８及び９７のコーナー部９５及び１０４で発生する渦が生じ難くなる。このような噴射ノズル２では、噴射領域１７内における水不足解消流３４のエネルギーの浪費が著しく少なくなり、水不足解消流３４はより大きなエネルギーを保有して噴射流３２と衝突する。このため、より多くのキャビテーション気泡が発生し、前述したように、板部材３１の表面にはより大きな圧縮残留応力が付与される。

【0045】

さらに、水不足解消流３４は、噴射領域１７において、噴射領域１７から外側に向かって凸になる曲面１２Ｂに沿って流れることにより、噴射流３２が流れる方向にスムーズに流れの向きを変える。この結果、前述したように、水不足解消流３４との衝突による噴射流３２のエネルギー損失が著しく低減され、噴射距離の裕度が増大する。

【0046】

噴射ノズル２が噴射流３２を噴射しながらある方向（例えば、Ｙ方向）に移動されることにより、板部材３１のＹ方向に沿った表面に圧縮残留応力が付与される。噴射ノズル２のＹ方向への移動は移動装置２５の移動によって行われる。

【0047】

噴射ノズル２によるＷＪＰ施工対象物の残留応力改善効果を図９により説明する。図９において、実線４１は、噴射ノズル２を用いてＷＪＰを行った後におけるＷＪＰ施工対象物である板状の試験材の水平方向における残留応力の測定結果を示している。破線４０は、図４に示した噴射ノズル３６を用いてＷＪＰを行った後におけるＷＪＰ施工対象物である板状の試験材（例えば、ステンレス鋼板）の水平方向における残留応力の測定結果を示している。噴射ノズル２及び３６のそれぞれによるＷＪＰの施工に用いた板状のそれぞれの試験材は同じ材質である。実線４１及び破線４０は、共に、水平方向におけるＷＪＰの施工中心からの距離による、ＷＪＰ施工後における各試験材の残留応力の変化を示している。

【0048】

発明者らは、噴射ノズル２及び３６のそれぞれを用い、予め網掛領域３９で示す引張残留応力が付与された２つの試験材を、順次、水に浸漬させ、噴射ノズルとして噴射ノズル２及び３６別々に用いてＷＪＰを施工した。この結果、いずれのケースの試験材においても、ＷＪＰ施工後の残留応力が、網掛領域３９の引張残留応力よりも改善された。噴射ノズル２によるＷＪＰでは、噴射ノズル３６による破線４０の圧縮残留応力よりも大きな圧縮残留応力（実線４１参照）が試験材に付与された。

【0049】

さらに、発明者らは、噴射ノズル２及び３６のそれぞれにおける噴射距離の裕度を確認するため、複数の板状の試験材（例えば、ステンレス鋼板）を、順次、水に浸漬させ、噴射ノズル２及び３６のそれぞれを用いて噴射距離を変えて各試験材に対してＷＪＰを施工した。すなわち、それぞれの噴射ノズルに対して幾つかの噴射距離がそれぞれ設定され、噴射ノズルごとに各噴射距離で別々の試験材に対してＷＪＰを施工した。また、ＷＪＰ施工時においてそれぞれの噴射ノズルから各試験片に噴射されたＷＪＰを施工した各試験材に加わる加振力を測定するため、ロードセルを水槽内の水中でそれぞれの噴射ノズルに対向させて配置した。各噴射ノズルとロードセルとの間の噴射距離は、ＷＪＰを施工した各試験片に対する噴射距離と同じく設定した。噴射ノズル２及び３６のそれぞれからロードセルに向かって水流を噴射させ、噴射距離を変えながらそれぞれのケースにおける加振力をロードセルによって測定した。ロードセルによる加振力の測定は、噴射流に含まれるキャビテーション気泡の崩壊によって生じる衝撃波のエネルギーを評価する測定法の一つである。ＷＪＰ施工対象物の応力改善効果とこのＷＪＰ施工対象物の加振力測定結果がほぼ一致することが、これまでに明らかになっている。加振力が大きい程、ＷＪＰ施工対象物の応力改善効果が大きくなる。

【0050】

発明者らは、前述の各噴射ノズルを用いて噴射距離を変えて各試験材に対して行ったＷＪＰの施工結果、及びそれらの噴射ノズルを用いて同様に噴射距離を変えて行ったロードセルによる加振力の測定結果を整理し、図１０に示した。図１０は、噴射距離を変えて行った加振力の測定結果に基づいて得られた、十分な加振力が得られる有効噴射距離の範囲、すなわち、十分な応力改善効果が得られる有効噴射距離の範囲を、噴射ノズル２及び３６のそれぞれに対して示したものである。噴射ノズル２において得られる有効噴射距離の範囲は、噴射ノズル３６において得られる有効噴射距離の範囲よりも広くなっている。これによって、噴射ノズル２の噴射距離の裕度が、噴射ノズル３６のその裕度よりも大きいことが確認できた。

【0051】

本実施例は、噴射ノズル２を用いているので、前述したように、噴射領域１７内でのキャビテーション気泡の消滅による水不足解消流３４のエネルギーの浪費を著しく低減することができ、板部材３１の表面に残留応力の改善効果をさらに向上させることができる。板部材３１の表面に付与される圧縮残留応力がさらに大きくなる。

【0052】

また、本実施例によれば、外筒ベース部１０の噴射領域１７に面する端面で突出管４側に外側に向かって凸になる曲面１２Ｂが形成されているため、噴射領域１７内において突出管４側に流動する水不足解消流３４が曲面１２Ｂによって流動する方向に向きを変える。向きを変えた水不足解消流３４は、噴射流３２の流れ方向の流動成分を有した状態で、噴射流３２と衝突する。この結果、噴射流３２と水不足解消流３４の衝突による噴射流３２のエネルギーが損失する度合いが低減される。噴射ノズル２から噴射された噴射流３２のＷＪＰ施工に適した噴射距離が長くなり、噴射ノズル２における噴射距離の裕度が増大する。これにより、噴射ノズル２の、ＷＪＰ施工対象物である板部材３１に対する位置合わせが容易になる。すなわち、噴射ノズル２と板部材３１との間の距離が最適値からずれたとしても、板部材３１に付与される圧縮残留応力の値はあまり変化しなく、適切な圧縮残留応力を付与することができる。このように、噴射ノズル２は噴射距離の裕度が増大する。

【0053】

本実施例では、外筒９を、ノズル本体３の先端側端から突出した突出管４の周囲に配置してノズル本体３に取り付けているので、突出管４による外筒９の位置決めを精度良く行うことができ、外筒９のノズル本体３への取り付けを容易に行うことができる。

【実施例2】

【0054】

本発明の好適な他の実施例である実施例２のウォータージェットピーニング方法（ＷＪＰ方法）を、図１１から図１５を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ方法に用いられる噴射ノズルは、図１に示す噴射ノズル２である。また、本実施例のＷＪＰ方法は、加圧水型原子炉の原子炉圧力容器内の底部に設けられた炉内計装筒と原子炉圧力容器の底部との溶接部に対して行われる例を示している。

【0055】

加圧水型原子炉の原子炉圧力容器４２は、図１１に示すように、原子炉圧力容器４２の底部である下鏡部４３を有している。管状部材である複数の炉内計装筒４４が下鏡部４３を貫通して下鏡部４３に取り付けられている（図１２参照）。各炉内計装筒４４と下鏡部４３は溶接部４５により接合されている。この溶接部４５は炉内計装筒４４を取り囲んでいる。加圧水型原子炉の運転時には、原子炉圧力容器４２の上端に蓋が取り付けられて原子炉圧力容器４２は密封されている。図１１は、加圧水型原子炉の運転停止時で蓋が取り外されて上端が開放された原子炉圧力容器４２を示している。

【0056】

本実施例のＷＪＰ方法は、原子炉圧力容器４２の下鏡部４３と炉内計装筒（ウォータージェットピーニング施工対象物）４４の溶接部４５（ウォータージェットピーニング施工対象箇所）を対象に実施される。このＷＪＰ方法に用いられるＷＪＰ装置を図１３ないし図１５を用いて説明する。

【0057】

本実施例で用いられるＷＪＰ装置４６は、図１３ないし図１５に示すように、噴射ノズル２、高圧ポンプ１１０（図示せず）、ケーシング４７、噴射ノズル移動装置５４及び旋回機構部６４を備えている。噴射ノズル２は実施例１で用いられた噴射ノズル２である。噴射ノズル移動装置５４及び旋回機構部６４はノズル走査装置である。ケーシング４７は、旋回機構部６４の第２ケーシング４７Ｂ及び旋回機構部６４よりも下方の旋回する第１ケーシング４７Ａを含んでいる。第２ケーシング４７Ｂはケーシング４７の上端部に位置している。ノズル走査装置は噴射ノズル移動装置５４及び旋回機構部６４を有する。

【0058】

旋回機構部６４の構造を図１５を用いて説明する。旋回機構部６４は、第２ケーシング４７Ｂ及び旋回装置６８を有する。第２ケーシング４７Ｂは、第１ケーシング４７Ａの上端にベアリング７５により回転可能に設置される。リング状の支持部材６６及び６７が、第２ケーシング４７Ｂ内に配置され、第２ケーシング４７Ｂの内面にそれぞれ取り付けられている。支持部材６７は第２ケーシング４７Ｂの下端部に位置しており、支持部材６６は支持部材６７よりも上方に配置される。

【0059】

旋回装置６８は、モータ６９、減速装置７０、歯車７１及び旋回軸７２を有する。外面に歯車が形成された旋回軸７２が、支持部材６６及び６７のそれぞれの中心を貫通して配置され、旋回軸７２の上端が支持部材６６にベアリング７４により回転可能に支持された円板状の旋回部材７３の下面に取り付けられる。旋回軸７２は支持部材６６に支持される。旋回軸７２の下端は、第１ケーシング４７Ａ内に配置されて第１ケーシング４７Ａの上端部に取り付けられた支持部材６５に取り付けられる。モータ６９が支持部材６７の上面に設置される。歯車７１が、モータ６９に連結された減速装置７０の回転軸に取り付けられる。この歯車７１は旋回軸７２の外面に形成された歯車と噛み合っている。

【0060】

軸受部４９が、第１ケーシング４７Ａの下端部に取り付けられた支持部材５２にベアリング５１により回転可能に取り付けられる。突起部５０が、軸受部４９の下端部に設けられ（図１４及び図１５参照）、第１ケーシング４７Ａの下方に向かって伸びている。突起部５０の横断面積は、第１ケーシング４７Ａの下端から離れるに従って減少する。開口部５３（図１３参照）が第１ケーシング４７Ａの下端部に形成される。開口部５３はケーシング４７の軸方向に伸びている。４８は、開口部５３の形成によって生じる、第１ケーシング４７Ａの周方向における端面である。

【0061】

噴射ノズル移動装置５４は、スイーベルユニット５５、中継ボックス５９、昇降テーブル１１２及びアーム部材６３を有する（図１３及び図１４参照）。昇降テーブル１１２の上端部は、第１ケーシング４７Ａ内に設けられたボールネジ（図示せず）と噛み合うボールナットを有する支持板（図示せず）に取り付けられている。このボールネジの両端部が第１ケーシング４７Ａの内面に軸受により回転可能に取り付けられ、第１ケーシング４７Ａの内面に設置されたモータの回転軸がボールネジの一端部に連結されている（図示せず）。第１ケーシング４７Ａの軸方向に伸びる板状の昇降テーブル１１２の下端部は開口部５３に位置している。

【0062】

一対のリンク６０及び一対のリンク６１のそれぞれの一端部が、別々に回転軸により回転可能に、昇降テーブル１１２の下端部に取り付けられる。一対のリンク６０が取り付けられた回転軸は、昇降テーブル１１２に回転可能に取り付けられ、昇降テーブル１１２内に設けられたモータ（図示せず）により回転される。一対のリンク６０及び一対のリンク６１のそれぞれの他端部が、別々に回転軸により回転可能に、中継ボックス５９に取り付けられる。これらの回転軸は、中継ボックス５９に回転可能に取り付けられる。アーム部材６３の一端部が中継ボックス５９に取り付けられ、アーム部材６３の他端部が中継ボックス５９の下方に配置されたスイーベルユニット５５のケーシング５６に取り付けられる。アーム部材６３及びスイーベルユニット５５はケーシング４７の外部に配置される。

【0063】

噴射ノズル２が、ケーシング５６に回転可能に取り付けられた回転軸５７に取り付けられている。ケーシング５６内に設置されたモータ（図示せず）の回転軸が、減速機（図示せず）を介して回転軸５７のケーシング５６側の端部に連結される。回転軸５７の他端部が、ケーシング５６の側面に取り付けられた水受け部５８内に挿入され、水受け部５８に回転可能に取り付けられる。水受け部５８と回転軸５７の間には、水漏れを防止するためのシールが施されている。回転軸５７の水受け部５８の端部から噴射ノズル２に至る高圧水供給通路（図示せず）が、回転軸５７内に形成されている。この高圧水供給通路は水受け部５８内の水流入領域に連絡される。

【0064】

中継ブロック６２が、中継ボックス５９よりも上方の位置で第１ケーシング４７Ａ内に固定されている。高圧水供給通路（図示せず）が、中継ブロック６２内にも形成される。第１高圧ホース１４Ａが第１ケーシング４７Ａ内に配置され、第１高圧ホース１４Ａの一端部が中継ブロック６２に接続される（図１４参照）。この第１高圧ホース１４Ａは中継ブロック６２内に形成された高圧水供給通路に連絡される。第１高圧ホース１４Ａは、第１ケーシング４７Ａの上端部において第１ケーシング４７Ａの内部から第１ケーシング４７Ａの外部に取り出される（図１５参照）。

【0065】

第２高圧ホース１４Ｂが中継ボックス５９を貫通しており、第２高圧ホース１４Ｂの一端部が中継ブロック６２に接続され、第２高圧ホース１４Ｂの他端部が水受け部５８に接続される（図１４参照）。第２高圧ホース１４Ｂは中継ブロック６２内に形成された高圧水供給通路と水受け部５８内の水流入領域を連絡する。第２高圧ホース１４Ｂは、第１ケーシング４７Ａ内に逆Ｕ字状に配置されたケーブルベア（登録商標）１１１に取り付けられている。

【0066】

電力供給用のケーブル７８は第１ケーシング４７Ａ内を通って中継ボックス５９に接続される。このケーブル７８はケーシング５６内に設置された前述のモータに接続される。原子炉圧力容器４２を取り囲む原子炉格納容器（図示せず）の外部に設置された制御装置（図示せず）に接続された制御ケーブル７７も第１ケーシング４７Ａ内を通って中継ボックス５９に接続される。

【0067】

ＷＪＰ装置４６を用いた本実施例のＷＪＰ方法を以下に説明する。加圧水型原子炉の運転が停止された後、原子炉圧力容器４２を密封している蓋（図示せず）が取り外され、原子炉圧力容器４２から装荷されている燃料集合体及び炉内構造物が取り出される。

【0068】

ＷＪＰ装置４６が、原子炉圧力容器４２の上方に設置されたマニピュレータ７６により原子炉圧力容器４２内の水中を下降され、炉内計装筒４４の上端まで降ろされる。原子炉圧力容器４２内には水が充填されている。噴射ノズル２が下鏡部４３と炉内計装筒４４の溶接部４５の位置まで下降したとき、ＷＪＰ装置４６の下降が停止される。ＷＪＰが施工されるとき、ＷＪＰ装置４６の第１高圧ホース１４Ａは原子炉格納容器外に設置された高圧ポンプ１１０に接続されている。

【0069】

溶接部４５に対してＷＪＰを施工する前において、下鏡部４３と炉内計装筒４４の溶接部４５におけるＷＪＰ施工開始位置への噴射ノズル２の位置決めが行われる。この位置決めについて説明する。

【0070】

噴射ノズル２の、炉内計装筒４４の軸方向における位置決めは、噴射ノズル移動装置５４によって噴射ノズル２を炉内計装筒４４の軸方向において移動させて行われる。すなわち、第１ケーシング４７Ａ内に設置されたボールネジがモータにより回転されると、このボールネジに噛み合うボールナットを有する支持板が炉内計装筒４４の軸方向で下降し、昇降テーブル１１２及びアーム部材６３も炉内計装筒４４の軸方向において下降する。この移動により、噴射ノズル２の噴射口が、ＷＪＰ施工箇所である下鏡部４３と炉内計装筒４４の溶接部４５の表面付近に位置決めされる。昇降テーブル１１２及びアーム部材６３が炉内計装筒４４の軸方向に移動するとき、この移動に合せて、ケーブルベア１１１の逆Ｕ字の頂部の位置も、その軸方向に移動する。昇降テーブル１１２及びアーム部材６３の下降により、やがて、噴射ノズル２の噴射口が炉内計装筒４４の軸方向において溶接部４５のＷＪＰ開始位置に位置決めされる。

【0071】

噴射ノズル２の水平方向における位置決めは以下のように行われる。昇降テーブル１１２内に設けられたモータを回転させて一対のリンク６０のそれぞれの一端部が取り付けられた回転軸を回転させる。これにより、一対のリンク６０が第１ケーシング４７Ａの軸方向において回転され、中継ボックス５９を第１ケーシング４７Ａに近づける（または遠ざける）ように移動させる。なお、一対のリンク６０が回転すると、従動リンクである一対のリンク６１もリンク６０と同様に回転する。一対のこのようなリンク６０，６１の回転によっても、アーム部材６３は昇降テーブル１１２と平行な状態に保持される。一対のリンク６０及び一対のリンク６１は、平行リンク機構を構成している。この結果、スイーベルユニット５５に取り付けられた噴射ノズル２が水平方向において移動し、噴射ノズル２の噴射口とＷＪＰ施工箇所（溶接部４５）の間の水平方向の距離を所定の距離に合せることができる。

【0072】

溶接部４５に対する、噴射ノズル２の噴射角は、第１ケーシング４７Ａ内に設けられたモータを駆動することによって調節される。ケーブル７８を通した電力の供給によりこのモータが回転されて回転軸５７が回転し、噴射ノズル２が回転軸５７を中心に回転される。噴射ノズル２の噴射口８が下鏡部４３と炉内計装筒４４との溶接部４５の表面に向いたとき、モータによる回転軸５７の回転が停止される。噴射ノズル２の状態は、第１ケーシング４７Ａに設けられた監視カメラ（図示せず）によって監視される。

【0073】

高圧ポンプ１１０の駆動により高圧ポンプ１１０から吐出された高圧水が、第１高圧ホース１４Ａ及び第２高圧ホース１４Ｂを通して噴射ノズル２内の水室５に供給され、スロート部７を通して突出管４の先端の噴射口８に導かれる。この噴射口８から噴射領域１７内に噴射された噴射流３２が溶接部４５に向って流れる。前述したように、噴射ノズル２の外筒ベース部１０の噴射領域１７に面する端面で円筒部１０Ｂ側に曲面１２Ａを形成しているので、水不足解消流３４が噴射領域１７内で曲面１２Ａに沿ってスムーズに流動方向を変えることができる。このため、実施例１と同様に、噴射領域１７内を流れる水不足解消流３４のエネルギーの浪費が抑えられ、より大きな圧縮残留応力が溶接部４５の表面に付与される。また、水不足解消流３４が、噴射領域１７内で曲面１２Ｂに沿って流れて流れの向きを噴射流３２の流れ方向に変更されるので、実施例１と同様に、噴射距離の裕度も増大する。

【0074】

溶接部４５は炉内計装筒４４の全周に亘って存在するため、噴射流３２を噴射している噴射ノズル２を、炉内計装筒４４の回りに旋回させる必要がある。この噴射ノズル２の旋回は、旋回機構部６４の旋回装置６８を用いて行われる。モータ６９が駆動されると、モータ６９の回転力が減速装置７０を介して歯車７１に伝えられ、歯車７１が回転される。このため、歯車７１により旋回軸７２が回転し、第１ケーシング４７Ａが回転する。第１ケーシング４７Ａの回転により、噴射流３２を噴射している噴射ノズル２が、炉内計装筒４４の周囲を旋回し、その溶接部４５に沿って移動する。第１高圧ホース１４Ａ、制御ケーブル７７及びケーブル７８のねじりを防止するために、モータ６９は正転及び逆転を交互に繰り返す。このため、噴射ノズル２は、噴射流３２を噴射しながら、炉内計装筒４４の周囲を、時計回りに１８０°及び反時計回りに１８０°の旋回を繰り返すことになる。このようにして、溶接部４５の全周に亘って、この溶接部４５の表面及び熱影響部の表面に圧縮残留応力を付与することができる。なお、モータ６９が駆動したとき、第２ケーシング４７Ｂ及び突起部５０は旋回しない。

【0075】

原子炉圧力容器４２の下鏡部４３において最も低い位置で下鏡部４３を貫通して設けられた炉内計装筒４４と下鏡部４３の溶接部４５（下鏡部４３の、実質的に水平になっている部分での溶接部４５）に対してＷＪＰを施工する場合には、この炉内計装筒４４の上端に設置された設置されたＷＪＰ装置４６のアーム部材６３に設置された噴射ノズル２は、図１６において実線で示された噴射ノズル２に対して１８０°反対側の破線で示された噴射ノズル２のように、旋回装置６８により旋回された後における原子炉圧力容器４２の水平断面で１８０°ずれた位置でも、原子炉圧力容器４２の軸方向で同じ位置に位置している（図１６参照）。このため、下鏡部４３において最も低い位置で下鏡部４３に取り付けられた炉内計装筒４４の溶接部４５の表面に対するＷＪＰは、旋回装置６８を駆動して第１ケーシング４７Ａを回転させて、噴射流３２を噴射している噴射ノズル２を、炉内計装筒４４の周りで旋回させながら行われる。このとき、昇降テーブル１１２は、第１ケーシング４７Ａの軸方向に移動されない。

【0076】

原子炉圧力容器４２の下鏡部４３が傾斜している位置で下鏡部４３を貫通して設けられた炉内計装筒４４と下鏡部４３の溶接部４５に対してＷＪＰを施工する場合には、この炉内計装筒４４の上端に設置された設置されたＷＪＰ装置４６のアーム部材６３に設置された噴射ノズル２は、原子炉圧力容器４２の中心側に位置する実線で示された噴射ノズル２、及びこの位置に対して１８０°反対側の破線で示された噴射ノズル２のように、原子炉圧力容器４２の水平断面で１８０°ずれた位置では、原子炉圧力容器４２の軸方向で異なる位置に位置している（図１７参照）。下鏡部４３の傾斜している位置で下鏡部４３に取り付けられた炉内計装筒４４の溶接部４５の表面に対するＷＪＰは、昇降テーブル１１２を第１ケーシング４７Ａの軸方向に移動しながら第１ケーシング４７Ａを回転させ、噴射流３２を噴射している噴射ノズル２を、炉内計装筒４４の周りで旋回させて行われる。

【0077】

例えば、下鏡部４３の最も低い位置で下鏡部４３を貫通して設けられた炉内計装筒４４から下鏡部４３の傾斜している位置で下鏡部４３を貫通して設けられた炉内計装筒４４へのＷＪＰ装置４６の移動は、以下のように行われる。前者の炉内計装筒４４と下鏡部４３の溶接部４５に対するＷＪＰの施工が終了したとき、マニピュレータ７６を用いて、この炉内計装筒４４の上端に着座されているＷＪＰ装置４６を上昇させ、ＷＪＰ装置４６の突起部５０の下端が炉内計装筒４４の上端よりの上方に達したとき、ＷＪＰ装置４６を後者の炉内計装筒４４の真上まで移動させる。その後、ＷＪＰ装置４６を、下降させて後者の炉内計装筒４４の上端に着座させる。

【0078】

ＷＪＰ装置４６による該当する全ての炉内計装筒４４の溶接部４５へのＷＪＰの施工が終了した後、ＷＪＰ装置４６はマニピュレータ７６により引き上げられ、原子炉圧力容器４２内から取り出される。

【0079】

有効噴射距離の範囲が広くなって噴射距離の裕度が増大することによる、ＷＪＰ施工上の利便性を、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は原子炉圧力容器４２の下鏡部４３の最も低い位置に設けられた炉内計装筒４４の溶接部４５に対する噴射ノズルの走査範囲を示し、図１９は下鏡部４３の傾斜している位置に設けられた炉内計装筒４４の溶接部４５に対する噴射ノズルの走査範囲を示している。また、図１８及び図１９に示された各ＷＪＰ施工領域７９（具体的には、７９ａ，７９ｂ，７９ｃ及び７０ｄで示された各ＷＪＰ施工領域）は、炉内計装筒４４の溶接部及び熱影響部の残留応力を改善するためのＷＪＰ施工領域を示している。

【0080】

図１８及び図１９に示す各ＷＪＰ施工領域７９に対して、ＷＪＰ装置４６に設けられた噴射ノズル２から噴射流３２を斜め４５°の角度で噴射することを想定する。

【0081】

まず、図１８に示す下鏡部４３の最も低い位置に設けられた炉内計装筒４４に対するＷＪＰ施工領域７９（溶接部４５及び熱影響部）に対するＷＪＰの施工について説明する。ＷＪＰ施工領域７９ａ、７９ｂに対してＷＪＰを施工する場合では、噴射ノズル３６の有効噴射距離の範囲は領域８０ａ及び８０ｂとなり、噴射ノズル２の有効噴射距離の範囲は領域８２ａ及び８２ｂとなる。噴射ノズル２及び３６の有効噴射距離は一部重なっているため、領域８０ａの一部と領域８２ａの一部が重なり、領域８０ｂの一部と領域８２ｂの一部も重なるため、図が煩雑になり、ＷＪＰ施工領域７９ａ及び７９ｂに対する両噴射ノズルの有効噴射距離の範囲の違いが分かりづらくなる関係上、図１８では、領域８０ａと領域８２ａ、及び領域８０ｂと領域８２ｂをそれぞれ便宜的に離して表示している。

【0082】

噴射ノズル３６を用いてＷＪＰ施工領域７９ａ及び７９ｂのそれぞれに対してＷＪＰを施工する場合には、噴射ノズル３６の走査ラインは、十分な残留応力改善効果を得るために、領域８０ａ及び８０ｂ内において設定する必要がある。残留応力改善効果が最も大きくなる噴射ノズル３６の走査ラインを選択すると、この走査ラインは、領域８０ａ内に代表して示す走査ライン８１ａとなる。領域８０ｂにおいても同様な走査ラインになる。噴射ノズル２の替りに噴射ノズル３６を取り付けたＷＪＰ装置４６による噴射ノズル３６の走査の利便性を考慮した場合には、領域８０ｂ内に示す１つの交点（ノズル走査方向変更点）を有する２本の直線で示される走査ライン８１ｂしか選択することができない。

【0083】

これに対して、噴射ノズル２を用いてＷＪＰ施工領域７９ａ及び７９ｂのそれぞれに対してＷＪＰを施工する場合には、噴射ノズル２の走査ラインは、十分な残留応力改善効果を得るために、領域８２ａ及び８２ｂ内において設定する必要がある。噴射ノズル２の有効噴射距離の範囲が噴射ノズル３６のその範囲よりも広い関係上、領域８２ａ及び８２ｂは領域８０ａ及び８０ｂよりも広くなる。残留応力改善効果が最も大きくなる噴射ノズル２の走査ラインを選択すると、この走査ラインは、領域８２ａ内に代表して示す走査ライン８３ａとなる。領域８２ｂにおいても同様な走査ラインになる。ＷＪＰ装置４６による噴射ノズル２の走査の利便性を考慮した場合には、領域８２ｂ内に示す１本の直線で示される走査ライン８３ｂを選択することがでる。領域８２ａにおいても同様な１本の直線で示される走査ラインを選択することができる。

【0084】

噴射ノズル２を用いた場合には、ノズル走査方向変更点を減らすことができるので、噴射ノズルの走査の簡便化が図れるとともに、噴射ノズルの走査距離が短くなり、ＷＪＰの施工に要する時間も短縮できる。

【0085】

図１９に示す下鏡部４３が傾斜している位置に設けられた炉内計装筒４４に対するＷＪＰ施工領域７９ｃ、７９ｄ（溶接部４５ａ、この熱影響部、溶接部４５ｂ及びこの熱影響部）に対するＷＪＰの施工について説明する。ＷＪＰ施工領域７９ｃ、７９ｄに対してＷＪＰを施工する場合では、噴射ノズル３６の有効噴射距離の範囲は領域８０ｃ及び８０ｄとなり、噴射ノズル２の有効噴射距離の範囲は領域８２ｃ及び８２ｄとなる。領域８０ｃと領域８２ｃ及び領域６０ｄと領域８２ｄは、煩雑化を避けるために図１８と同様に、離して表示している。

【0086】

噴射ノズル３６を用いた場合には、噴射ノズルの走査の利便性を考慮して、残留応力改善効果が最も大きくなる噴射ノズル３６の走査ラインを選択すると、領域８０ｃでは走査ライン８１ｃとなり、領域８０ｄでは走査ライン８１ｄとなる。走査ライン８１ｃ及び８１ｄは、走査ライン８１ｂと同様に、２本の直線で示される走査ラインである。これに対して、噴射ノズル２を用いた場合には、噴射ノズルの走査の利便性を考慮して、残留応力改善効果が最も大きくなる噴射ノズル２の走査ラインを選択すると、領域８２ｃでは走査ライン８３ｃとなり、領域８２ｄでは走査ライン８３ｄとなる。

【0087】

原子炉圧力容器４２の下鏡部４３には多数の炉内計装筒４４が設けられており、しかも、炉内計装筒４４を設置した部分における下鏡部４３の傾斜角が異なっている。このため、噴射距離の裕度が増大した噴射ノズル２の走査の利便性の向上は、それらの炉内計装筒４４の溶接部４５に対するＷＪＰの施工作業に要する時間を著しく低減することができる。

【0088】

さらに、本実施例は実施例１で生じる各効果を得ることができる。

【0089】

本実施例で用いたＷＪＰ装置４６は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の下鏡部におけるスタブチューブと下鏡部の溶接部、スタブチューブに挿入された制御棒駆動機構ハウジングとスタブチューブとの溶接部、及び炉内中性子検出器ハウジングと下鏡部の溶接部のそれぞれに対するＷＪＰの施工に用いることができる。スタブチューブ、制御棒駆動機構ハウジング及び炉内中性子検出器ハウジングは、いずれも、原子炉圧力容器の炉底部である下鏡部に取り付けられる管状部材である。

【実施例3】

【0090】

本発明の好適な他の実施例である実施例３のウォータージェットピーニング方法（ＷＪＰ方法）を、図２０を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ方法に用いられる噴射ノズルは、図２０に示す噴射ノズル２Ａである。また、本実施例のＷＪＰ方法は、加圧水型原子炉の原子炉圧力容器内の底部に設けられた炉内計装筒と原子炉圧力容器の底部との溶接部に対して行われる例を示している。

【0091】

本実施例に用いられる噴射ノズル２Ａは、ノズル本体３Ｄ、ノズル本体３Ｄの先端に設けられた突出管４Ａ、及び外筒９Ｂを有している。突出管４Ａは先端部で内部にスロート部７を形成しており、スロート部７の先端が噴射口８７になっている。スロート部７は突出管４Ａ内に形成された水室５に連絡され、スロート部７および噴射口８７の流路断面積は水室５の流路断面積よりも小さくなっている。外筒９Ｂは、噴射ノズル２の外筒９において外筒ベース部１０を外筒ベース部１０Ｄに替えた構成を有する。外筒ベース部１０Ｄは外筒ベース部１０において曲面１２Ｂを平面状の端面８６に替えた構成を有する。端面８６につながる曲面１２Ａが、外筒ベース部１０Ｄの、噴射領域１７に面する端部及び円筒部１０Ｂの内面に亘って形成されている。

【0092】

突出管４Ａを取り囲む円筒状の外筒（外筒部材）９Ｂ、具体的には、外筒ベース部１０Ｄが、ノズル本体３Ｄの先端側端面（突出管４Ａ側の端面）に取り付けられている。噴射領域１７Ｂが、外筒９Ｂ内で外筒ベース部１０Ｄの端面８６よりも噴射ノズル２の先端側に形成されており、曲面１２Ａ及び１２Ｃ、及び端面８６によって囲まれている。突出管４Ａの先端部は、端面８６より噴射領域１７Ｂ内に突出する。端面８６は突出管４Ａの外面に対して垂直に配置されている。外筒９Ｂの開口形成部１１で囲まれた開口部１３の開口面積は、噴射領域１７Ｂの、噴射ノズル２Ａの半径方向における最大の断面積よりも小さくなっている。

【0093】

本実施例のＷＪＰ方法では、噴射ノズル２Ａがスイーベルユニット５５に取り付けられているＷＪＰ装置４６が、原子炉圧力容器４２内の水中を下降され、所定の炉内計装筒４４の上端に着座される。この炉内計装筒４４と下鏡部４３の溶接部４５に対するＷＪＰが、噴射ノズル２Ａを用いて施工される。高圧ポンプ１１０から吐出された高圧水が、実施例２と同様に、噴射ノズル２Ａに供給され、噴射ノズル２Ａの噴射口８７から噴射流３２となって噴射される。噴射流３２は、開口部１３を通して溶接部４５の表面に向かって流れる。水不足解消流３４は、開口部１３を通して負圧状態になった噴射領域１７Ｂに向かって流れ、噴射領域１７Ｂ内で曲面１２Ａに沿って流れて突出管４Ａに向かうようにスムーズに流れの方向を変えることができる。このため、噴射ノズル２Ａを用いた本実施例によれば、実施例１と同様に、噴射領域１７内を流れる水不足解消流３４のエネルギーの浪費が抑えられ、より大きな圧縮残留応力が溶接部４５の表面に付与される。

【0094】

噴射領域１７Ｂ内で曲面１２Ａに沿って流れた水不足解消流３４は、さらに、外筒ベース部１０Ｄの端面８６に沿って流れて、突出管４Ａの外面に当たって噴射流３２の流れ方向に流れの向きを変える。このように流れの向きを変えた水不足解消流３４が噴射流３２と衝突するため、噴射距離の裕度が増大する。

【0095】

本実施例は、実施例２で生じる効果を得ることができる。

【0096】

支持部材２６の先端部に噴射ノズル２Ａを取り付けた、実施例１に適用されるＷＪＰ装置１を用いることにより、噴射ノズル２Ａから噴射流を噴射して発生したキャビテーション気泡の崩壊を利用し、水槽９９内の水３０に浸漬させた板部材３１に対して圧縮残留応力を付与してもよい。

【実施例4】

【0097】

本発明の好適な他の実施例である実施例４のウォータージェットピーニング方法（ＷＪＰ方法）を、図２１を用いて説明する。本実施例のＷＪＰ方法に用いられる噴射ノズルは、図２１に示す噴射ノズル２Ｂである。また、本実施例のＷＪＰ方法は、加圧水型原子炉の原子炉圧力容器内の底部に設けられた炉内計装筒と原子炉圧力容器の底部との溶接部に対して行われる例を示している。

【0098】

噴射ノズル２Ｂは、実施例３で用いられる噴射ノズル２Ａにおいて突出管４Ａの先端を外筒ベース部１０Ｄの端面８６の位置に位置させた構成を有している。噴射ノズル２Ｂでは、突出管４Ａの先端部が噴射領域１７Ｂに突出していない。噴射ノズル２Ｂの他の構成は噴射ノズル２Ａと同じである。

【0099】

本実施例のＷＪＰ方法では、噴射ノズル２Ｂがスイーベルユニット５５に取り付けられているＷＪＰ装置４６が、原子炉圧力容器４２内の水中を下降され、所定の炉内計装筒４４の上端に着座される。この炉内計装筒４４と下鏡部４３の溶接部４５に対するＷＪＰが、噴射ノズル２Ｂを用いて施工される。高圧ポンプ１１０から吐出された高圧水が、実施例２と同様に、噴射ノズル２Ｂに供給され、噴射ノズル２Ｂの噴射口８７から噴射流３２となって噴射される。噴射流３２は、開口部１３を通して溶接部４５の表面に向かって流れる。水不足解消流３４は、開口部１３を通して負圧状態になった噴射領域１７Ｂに向かって流れ、噴射領域１７Ｂ内で曲面１２Ａに沿って流れて噴射口８７に向かうようにスムーズに流れの方向を変えることができる。噴射領域１７Ｂ内で曲面１２Ａに沿って流れた水不足解消流３４は、さらに、外筒ベース部１０Ｄの端面８６に沿って流れて、噴射口８７から噴射された噴射流３２と衝突する。曲面１２Ａに沿って流れた水不足解消流３４は噴射領域１７内でのエネルギーの浪費が抑えられ、より大きなエネルギーを保有した状態で噴射流３２と衝突するため、より多くのキャビテーション気泡が発生し、より大きな圧縮残留応力が溶接部４５の表面に付与される。

【0100】

しかしながら、噴射ノズル２Ｂは、噴射ノズル２のように曲面１２Ｂを有していなく、噴射ノズル２Ａのように突出管４Ａの先端部が噴射領域１７Ｂに突出していないため、噴射ノズル２Ｂでは、端面８６に沿って流れる水不足解消流３４は、噴射流３２の流動方向の成分が小さくなる。このため、噴射ノズル２Ａにおける噴射距離の裕度は、噴射ノズル２，２Ａのその裕度程、増大しない。

【0101】

支持部材２６の先端部に噴射ノズル２Ｂを取り付けた、実施例１に適用されるＷＪＰ装置１を用いることにより、噴射ノズル２Ｂから噴射流を噴射して発生したキャビテーション気泡の崩壊を利用し、水槽９９内の水３０に浸漬させた板部材３１に対して圧縮残留応力を付与してもよい。

【0102】

噴射ノズル２の替りに噴射ノズル２Ａ及び２Ｂのいずれかを取り付けた実施例２に適用されたＷＪＰ装置４６を、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の下鏡部におけるスタブチューブと下鏡部の溶接部、スタブチューブに挿入された制御棒駆動機構ハウジングとスタブチューブとの溶接部、及び炉内中性子検出器ハウジングと下鏡部の溶接部のそれぞれに対するＷＪＰの施工に用いることができる。スタブチューブ、制御棒駆動機構ハウジング及び炉内中性子検出器ハウジングは、いずれも、原子炉圧力容器の炉底部である下鏡部に取り付けられる管状部材である。

【0103】

なお、加圧水型原子炉の炉内計装筒４４、及び沸騰水型原子炉のスタブチューブ、制御棒駆動機構ハウジング及び炉内中性子検出器ハウジングは炉内構造物である。これらの管状部材以外の炉内構造物、例えば、沸騰水型原子炉の圧力容器内に配置された炉心シュラウドの溶接部に対しても、噴射ノズル２，２Ａ及び２Ｂのうちのいずれか１つの噴射ノズルを用いてＷＪＰを施工することができる。

【符号の説明】

【0104】

１，４６…ウォータージェットピーニング装置、２，２Ａ，２Ｂ…噴射ノズル、３，３Ｄ…ノズル本体、４…突出管、７…スロート部、８，８７…噴射口、９，９Ｂ…外筒、１０，１０Ｄ…外筒ベース部、１０Ｂ…円筒部、１１…開口形成部、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…曲面、１３…開口部、１４…高圧ホース、１４Ａ…第１高圧ホース、１４Ｂ…第２高圧ホース、１７，１７Ｂ…噴射領域、１８…ノズル走査装置、３１…板部材、４２…原子炉圧力容器、４３…下鏡部、４４…炉内計装筒、４５…溶接部、４７…ケーシング、５４…噴射ノズル移動装置、６４…旋回機構部、８６…端面、９９…水槽、１１０…高圧ポンプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】