特開 2024-142055 ボルト交換方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024142055

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】ボルト交換方法および装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 13/02 20060101AFI20241003BHJP

   G21C 19/02 20060101ALI20241003BHJP

   F16B 23/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G21C13/02 100

G21C19/02 050

G21C13/02 200

F16B23/00 F

F16B23/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054023

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 優

(72)【発明者】

【氏名】南山 彰男

(57)【要約】

【課題】ボルト交換方法および装置において、水中でのボルト交換作業の作業性の向上を図る。
【解決手段】水中に配置された第１構造物に第２構造物を締結したボルトを交換するボルト交換方法において、既設ボルトの回り止め部の除去と第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行うステップと、既設ボルトを抜き取るステップと、第２構造物に設けられたボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるステップと、新設ボルトを回り止めキャップおよびボルト貫通孔に貫通させて第１構造物に締結するステップと、回り止めキャップを変形させて新設ボルトと係止溝に係止するステップと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中に配置された第１構造物に第２構造物を締結したボルトを交換するボルト交換方法において、
既設ボルトの回り止め部の除去と前記第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行うステップと、
前記既設ボルトを抜き取るステップと、
前記第２構造物に設けられたボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるステップと、
新設ボルトを前記回り止めキャップおよび前記ボルト貫通孔に貫通させて前記第１構造物に締結するステップと、
前記回り止めキャップを変形させて前記新設ボルトと前記係止溝に係止するステップと、
を有するボルト交換方法。

【請求項2】

前記放電加工により前記係止溝を複数加工する、
請求項１に記載のボルト交換方法。

【請求項3】

前記既設ボルトの回り止め部の除去と前記第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行うとき、前記ボルト貫通孔に対してざぐり穴拡大加工を行う、
請求項１に記載のボルト交換方法。

【請求項4】

前記放電加工により前記ボルト貫通孔の全周にわたってざぐり穴拡大加工を行う、
請求項３に記載のボルト交換方法。

【請求項5】

前記回り止めキャップは、円筒形状をなし、前記回り止めキャップにおける周方向の一部を内側に変形させて前記新設ボルトに係止し、前記回り止めキャップにおける周方向の一部を外側に変形させて前記係止溝に係止する、
請求項１に記載のボルト交換方法。

【請求項6】

前記新設ボルトは、頭部に切欠部を有し、前記回り止めキャップにおける周方向の一部を内側に変形させて前記切欠部に係止する、
請求項５に記載のボルト交換方法。

【請求項7】

前記第１構造物は、原子炉容器であり、前記第２構造物は、前記原子炉容器の内壁面に固定されるクレビスインサートである、
請求項１に記載のボルト交換方法。

【請求項8】

水中に配置された第１構造物に第２構造物を締結したボルトを交換するボルト交換装置において、
既設ボルトの回り止め部の除去と前記第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行う放電加工装置と、
前記既設ボルトを抜き取るボルト抜き取り装置と、
前記第２構造物に設けられたボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるキャップ取付装置と、
新設ボルトを前記回り止めキャップおよび前記ボルト貫通孔に貫通させて前記第１構造物に締結するボルト締結装置と、
前記回り止めキャップを変形させて前記新設ボルトと前記係止溝に係止する変形装置と、
を備えるボルト交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水中にあるボルトを交換するボルト交換方法および装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子炉容器は、内部に炉心槽が配置され、炉心槽は、内部に複数の燃料集合体から構成される炉心が配置される。この場合、炉心槽は、下部が原子炉容器の内壁面に位置決めされ、上部が原子炉容器の内壁面に支持される。すなわち、原子炉容器は、内壁面にクレビスインサートが周方向に間隔を空けて固定され、炉心槽は、外壁面にラジアルキーが周方向に間隔を空けて固定される。炉心槽は、原子炉容器の上部から挿入され、ラジアルキーがクレビスインサートに嵌合することで、ラジアル方向の位置決めがなされる。このような原子炉容器に対する炉心槽に支持構造としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６２－１４０４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クレビスインサートは、原子炉容器の内壁面に複数のボルトにより固定される。複数のボルトは、クレビスインサートを原子炉容器の内壁面に固定し、溶接により回り止めが施されている。原子炉容器を長期間にわたって使用したとき、ボルトを交換する必要が発生することがある。この場合、原子炉容器は、内部に冷却水が充填され、放射線区域であることから、作業者は、遠隔でロボットを操作してボルト交換作業を行うこととなり、作業性の向上が望まれている。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、水中でのボルト交換作業の作業性の向上を図るボルト交換方法および装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示のボルト交換方法は、水中に配置された第１構造物に第２構造物を締結したボルトを交換するボルト交換方法において、既設ボルトの回り止め部の除去と前記第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行うステップと、前記既設ボルトを抜き取るステップと、前記第２構造物に設けられたボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるステップと、新設ボルトを前記回り止めキャップおよび前記ボルト貫通孔に貫通させて前記第１構造物に締結するステップと、前記回り止めキャップを変形させて前記新設ボルトと前記係止溝に係止するステップと、を有する。

【0007】

また、本開示のボルト交換装置は、水中に配置された第１構造物に第２構造物を締結したボルトを交換するボルト交換装置において、既設ボルトの回り止め部の除去と前記第２構造物に対する係止溝の加工とを放電加工により同時に行う放電加工装置と、前記既設ボルトを抜き取るボルト抜き取り装置と、前記第２構造物に設けられたボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるキャップ取付装置と、新設ボルトを前記回り止めキャップおよび前記ボルト貫通孔に貫通させて前記第１構造物に締結するボルト締結装置と、前記回り止めキャップを変形させて前記新設ボルトと前記係止溝に係止する変形装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示のボルト交換方法および装置によれば、水中でのボルト交換作業の作業性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。

【図2】図２は、原子炉容器に対する炉心槽の位置決め部材を表す水平断面図である。

【図3】図３は、クレビスインサートを表す正面図である。

【図4】図４は、本実施形態のボルト交換方法を表すフローチャートである。

【図5-1】図５－１は、既設ボルトの締結状態を表す断面図である。

【図5-2】図５－２は、既設ボルトの締結状態を表す平面図である。

【図6】図６は、放電加工電極を表す概略図である。

【図7-1】図７－１は、既設ボルトの回り止め除去作業を表す断面図である。

【図7-2】図７－２は、既設ボルトの回り止め除去作業を表す平面図である。

【図8】図８は、放電加工電極の変形例を表す概略図である。

【図9-1】図９－１は、ざぐり穴の拡大加工作業を表す断面図である。

【図9-2】図９－２は、ざぐり穴の拡大加工作業を表す平面図である。

【図10】図１０は、既設ボルトの抜き取り作業を表す断面図である。

【図11-1】図１１－１は、既設ボルトの抜き取り後のねじ孔およびボルト貫通孔を表す断面図である。

【図11-2】図１１－２は、既設ボルトの抜き取り後のねじ孔およびボルト貫通孔を表す平面図である。

【図12-1】図１２－１は、回り止めキャップの取付作業を表す断面図である。

【図12-2】図１２－２は、回り止めキャップの取付作業を表す平面図である。

【図13】図１３は、新設ボルトの挿入作業を表す断面図である。

【図14-1】図１４－１は、新設ボルトの締結作業を表す断面図である。

【図14-2】図１４－２は、新設ボルトの締結作業を表す平面図である。

【図15】図１５は、かしめ工具を表す概略図である。

【図16-1】図１６－１は、回り止めキャップのかしめ作業を表す断面図である。

【図16-2】図１６－２は、回り止めキャップのかしめ作業を表す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

＜加圧水型原子炉＞
図１は、加圧水型原子炉を表す縦断面図である。

【0012】

原子力発電プラントは、図示しないが、原子炉格納容器内に配置される原子炉および蒸気発生器と、蒸気タービン発電設備とを有する。本実施形態の原子炉は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。但し、原子炉は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）や高速増殖炉（ＦＢＲ：Fast Breeder Reactor）などいずれの原子炉であってもよい。

【0013】

図１に示すように、加圧水型原子炉１０において、原子炉容器１１は、内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体１２とその上部に装着される原子炉容器蓋１３により構成され、原子炉容器本体１２に対して原子炉容器蓋１３が複数のスタッドボルト１４およびナット１５により開閉可能に固定される。

【0014】

原子炉容器本体１２は、上部が開口し、下部が半球形状をなして閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却材としての軽水を供給する入口ノズル１６と、軽水を排出する出口ノズル１７が形成される。原子炉容器本体１２は、内部に炉心槽１８が配置され、上部が原子炉容器本体１２の内壁面に支持される。上部炉心支持板１９は、原子炉容器本体１２の内部に配置され、上部が炉心槽１８の上部に支持される。上部炉心板２０は、複数の炉心支持ロッド２１により上部炉心支持板１９に吊下げ支持される。

【0015】

炉心槽１８は、下方に下部炉心支持板２２が支持され、下部炉心支持板２２は、外周部が位置決め部材２３により原子炉容器本体１２の内壁面に位置決め支持される。炉心槽１８は、下部に下部炉心板２４が支持されている。炉心２５は、多数の燃料集合体２６が配置されて構成され、内部に多数の制御棒２７が配置され、この制御棒２７は、燃料集合体２６に挿入可能である。上部炉心支持板１９は、多数の制御棒クラスタ案内管２８が固定され、内部に制御棒２７が挿通可能である。原子炉容器蓋１３は、半球形状をなし、制御棒駆動装置２９が配置され、複数の制御棒クラスタ駆動軸３０が制御棒クラスタ案内管２８内に挿通され、下端部に制御棒２７が連結される。制御棒駆動装置２９は、各制御棒２７を炉心２５に対して抜き差しすることで、原子炉出力を制御する。

【0016】

＜位置決め部材＞
図２は、原子炉容器に対する炉心槽の位置決め部材を表す水平断面図、図３は、クレビスインサートを表す正面図である。

【0017】

図２に示すように、位置決め部材２３は、クレビスインサート４１と、ラジアルキー４２とから構成される。クレビスインサート４１は、原子炉容器本体１２の内壁面１２ａに固定される。ラジアルキー４２は、炉心槽１８の外壁面１８ａに固定される。クレビスインサート４１は、原子炉容器本体１２の軸方向に沿った凹部４３を有し、ラジアルキー４２は、炉心槽１８の軸方向に沿った凸部４４を有する。炉心槽１８は、ラジアルキー４２の凸部４４が原子炉容器本体１２におけるクレビスインサート４１の凹部４３に嵌合することで、原子炉容器本体１２のラジアル方向に対して位置決めされる。

【0018】

図３に示すように、クレビスインサート４１は、複数（本実施形態では、８個）のボルト４５により原子炉容器本体１２に固定される。複数のボルト４５は、クレビスインサート４１の凹部４３を貫通し、原子炉容器本体１２に螺合する。

【0019】

＜ボルト交換方法＞
図４は、本実施形態のボルト交換方法を表すフローチャートである。

【0020】

図１から図３に示すように、本実施形態のボルト交換方法は、水中に配置された原子炉容器本体（第１構造物）１２にクレビスインサート（第２構造物）４１を締結したボルト４５を交換するものである。

【0021】

図３および図４に示すように、ボルト交換方法は、既設ボルト４５の回り止め部の除去とクレビスインサート４１に対するかしめ溝（係止溝）の加工とを放電加工により同時に行うステップＳ１１と、クレビスインサート４１に設けられたボルト貫通孔に対してざぐり穴拡大加工を行うステップＳ１２と、既設ボルト４５を抜き取って撤去するステップＳ１３と、ボルト貫通孔に回り止めキャップを取付けるステップＳ１４と、新設ボルトを回り止めキャップおよびボルト貫通孔を貫通させて原子炉容器本体１２に締結するステップＳ１５と、回り止めキャップを変形させて新設ボルトとかしめ溝に係止するステップＳ１６とを有する。

【0022】

但し、ステップＳ１２は、新設ボルトの頭部の外径が既設ボルト４５の頭部の外径より大きい場合に実施するものである。すなわち、ボルト交換方法は、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を有すればよいものである。

【0023】

なお、ボルト交換方法は、制御装置がボルト交換装置を駆動制御して実施される。制御装置は、コントローラであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などにより、記憶部に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御装置は、キーボードなどの操作装置が連結され、作業者が操作装置により制御装置に対して操作指令信号を入力することで、ボルト交換作業が実施される。

【0024】

＜ボルト交換方法の具体的例＞
図５－１は、既設ボルトの締結状態を表す断面図、図５－２は、既設ボルトの締結状態を表す平面図である。

【0025】

図５－１および図５－２に示すように、既設ボルト４５は、頭部４５ａと、係止部４５ｂと、軸部４５ｃと、ねじ部４５ｄとを有する。頭部４５ａは、円柱形状をなす。係止部４５ｂは、六角形状をなし、頭部４５ａの軸方向の一方側（図５－１にて右方側）に一体に設けられる。軸部４５ｃは、所定長さの円柱形状をなし、頭部４５ａの軸方向の他方側（図５－１にて左方側）に一体に設けられる。ねじ部４５ｄは、所定長さの円柱形状をなし、外周部に螺旋のねじが形成され、軸部４５ｃの軸方向の他方側に一体に設けられる。また、既設ボルト４５は、係止部４５ｂに棒形状の回り止めキー４５ｅが固定される。一方、原子炉容器本体１２は、ねじ孔４６が形成され、クレビスインサート４１は、ボルト貫通孔４７が形成される。ボルト貫通孔４７は、軸方向の一方側（図５－１にて右方側）の大径部４７ａと、軸方向の他方側（図５－１にて左方側）の小径部４７ｂとを有する。

【0026】

クレビスインサート４１は、原子炉容器本体１２の内壁面１２ａに密着し、ボルト貫通孔４７が原子炉容器本体１２のねじ孔４６と同心状に位置するように位置決めされる。すなわち、原子炉容器本体１２のねじ孔４６の中心とクレビスインサート４１のボルト貫通孔４７の中心が軸心Ｏに沿って配置される。既設ボルト４５は、クレビスインサート４１側からボルト貫通孔４７に挿入され、ねじ部４５ｄが原子炉容器本体１２のねじ孔４６に螺合する。このとき、既設ボルト４５の中心も軸心Ｏに沿う。そして、既設ボルト４５は、回り止めキー４５ｅの各端部が溶接部４５ｆによりクレビスインサート４１に固定されることで、回り止め処理がなされて緩みが防止される。ここで、既設ボルト４５の回り止め部は、２か所の溶接部４５ｆである。このようにクレビスインサート４１は、既設ボルト４５により原子炉容器本体１２に締結されている。

【0027】

図６は、放電加工電極を表す概略図、図７－１は、既設ボルトの回り止め除去作業を表す断面図、図７－２は、既設ボルトの回り止め除去作業を表す平面図である。

【0028】

まず、既設ボルト４５の溶接部（回り止め部）４５ｆの除去とクレビスインサート４１に対するかしめ溝の加工とを放電加工により同時に行う。図６に示すように、既設ボルト４５の回り止め部の除去と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝の加工とは、放電加工装置５０を用いて行う。放電加工装置５０は、電極５１を有する。電極５１は、Ｕ字形状をなす。すなわち、電極５１は、一対の電極部５２と、連結部５３と、支持部５４とを有する。一対の電極部５２は、半円断面形状を有するロッドであり、基端部同士が連結部５３により連結され、連結部５３に支持部５４が固定される。電極５１は、支持部５４に図示しない移動装置に支持されると共に、図示しない電源部が接続される。

【0029】

図７－１および図７－２に示すように、作業者は、放電加工装置５０を操作し、移動装置により電極５１を移動し、既設ボルト４５の頭部４５ａに対向する位置に電極５１を配置させる。このとき、一対の電極部５２が一対の溶接部４５ｆ（図５－１参照）に対向する位置に配置させる。そして、作業者は、放電加工装置５０により電極５１に電流を流すと共に、電極５１を既設ボルト４５に向けて移動する。すると、一対の電極部５２が一対の溶接部４５ｆに向かって移動し、一対の電極部５２の先端部から発生するアーク放電により一対の溶接部４５ｆを溶解させながら除去する。

【0030】

このとき、一対の電極部５２をクレビスインサート４１の表面から所定厚さだけ厚さ方向に移動することで、一対の溶接部４５ｆと共にクレビスインサート４１におけるボルト貫通孔４７の大径部４７ａの内径の一部を溶解させる。すなわち、電極部５２が半円断面形状をなすことから、電極部５２により既設ボルト４５の回り止め部である溶接部４７ｆの除去と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝７１の加工を放電加工により同時に行うことができる。このとき、２個のかしめ溝７１が形成される。その後、既設ボルト４５の溶接部４７ｆの除去作業とクレビスインサート４１のかしめ溝７１の加工作業が完了すると、作業者は、放電加工装置５０を操作し、移動装置により電極５１を既設ボルト４５から離間する方向に移動し、放電加工を終了する。

【0031】

図８は、放電加工電極の変形例を表す概略図、図９－１は、ざぐり穴の拡大加工作業を表す断面図、図９－２は、ざぐり穴の拡大加工作業を表す平面図である。

【0032】

なお、既設ボルト４５に対して交換する新設ボルトの頭部の外径が大きい場合、既設ボルト４５の回り止め部の除去とクレビスインサート４１に対するかしめ溝の加工とを放電加工により同時に行うとき、クレビスインサート４１に設けられたボルト貫通孔４７に対してざぐり穴拡大加工を連続して行う。図８に示すように、既設ボルト４５の回り止め部の除去と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝の加工と、クレビスインサート４１のボルト貫通孔４７に対するざぐり穴拡大加工とは、放電加工装置６０を用いて行う。放電加工装置６０は、電極６１を有する。電極６１は、円筒形状をなす。すなわち、電極６１は、円筒電極部６２と、一対の半円電極部６３と、支持部６４とを有する。円筒電極部６２は、軸方向の一方が開口し、軸方向の他方が閉塞する円筒形状をなす。一対の半円電極部６３は、半円断面形状を有するロッドであり、半円電極部６３の周方向に１８０度間隔で一体に設けられる。円筒電極部６２は、支持部６４が固定される。電極６１は、支持部６４に図示しない移動装置に支持されると共に、図示しない電源部が接続される。

【0033】

図９－１および図９－２に示すように、作業者は、放電加工装置６０を操作し、移動装置により電極６１を移動し、既設ボルト４５の頭部４５ａに対向する位置に電極６１を配置させる。このとき、一対の半円電極部６３が一対の溶接部４５ｆ（図５－１参照）に対向する位置に配置させる。そして、作業者は、放電加工装置６０により電極６１に電流を流すと共に、電極６１を既設ボルト４５に向けて移動する。すると、一対の半円電極部６３が一対の溶接部４５ｆに向かって移動し、一対の半円電極部６３の先端部から発生するアーク放電により一対の溶接部４５ｆを溶解させながら除去する。

【0034】

このとき、一対の半円電極部６３をクレビスインサート４１の表面から所定厚さだけ厚さ方向に移動することで、一対の溶接部４５ｆと共にクレビスインサート４１におけるボルト貫通孔４７の大径部４７ａの内径の一部を溶解させる。すなわち、半円電極部６３が半円断面形状をなすことから、半円電極部６３により既設ボルト４５の回り止め部である溶接部４７ｆの除去と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝７１の加工を放電加工により同時に行うことができる。

【0035】

また、電極６１を既設ボルト４５に向けて移動するとき、円筒電極部６２がクレビスインサート４１厚さ方向にさらに移動することで、クレビスインサート４１におけるボルト貫通孔４７の大径部４７ａの内周面を溶解させる。すなわち、円筒電極部６２が円筒断面形状をなすことから、円筒電極部６２によりクレビスインサート４１のボルト貫通孔４７に対して内径を拡大するためのざぐり穴拡大加工を行う放電加工により連続して行うことができる。クレビスインサート４１は、ボルト貫通孔４７における大径部４７ａが拡大した新たな大径部７２が形成される。その後、既設ボルト４５の溶接部４７ｆの除去作業とクレビスインサート４１のかしめ溝７１の加工作業とボルト貫通孔４７のざぐり穴拡大加工とが完了すると、作業者は、放電加工装置６０を操作し、移動装置により電極６１を既設ボルト４５から離間する方向に移動し、放電加工を終了する。

【0036】

図１０は、既設ボルトの抜き取り作業を表す断面図、図１１－１は、既設ボルトの抜き取り後のねじ孔およびボルト貫通孔を表す断面図、図１１－２は、既設ボルトの抜き取り後のねじ孔およびボルト貫通孔を表す平面図である。

【0037】

図１０に示すように、既設ボルト４５の溶接部４７ｆの除去作業とクレビスインサート４１のかしめ溝７１の加工作業、また、必要に応じて、ボルト貫通孔４７のざぐり穴拡大加工が完了すると、次に、ねじ孔４６とボルト貫通孔４７からボルト抜き取り装置８０により既設ボルト４５を抜き取って撤去する。ボルト抜き取り装置８０は、水中ロボットにより構成され、ロボットハンド８１を有する。ロボットハンド８１は、既設ボルト４５の頭部４５ａを把持可能である。ボルト抜き取り装置８０は、ロボットハンド８１により既設ボルト４５の頭部４５ａを把持し、軸方向に移動することで、ねじ孔４６とボルト貫通孔４７から既設ボルト４５を抜き取る。

【0038】

図１１－１および図１１－２に示すように、既設ボルト４５が抜き取られると、原子炉容器本体１２は、ねじ孔４６が開放され。クレビスインサート４１は、ボルト貫通孔４７が開放される。クレビスインサート４１は、ボルト貫通孔４７に２個のかしめ溝７１が形成される。また、クレビスインサート４１は、必要に応じて、ボルト貫通孔４７の大径部４７ａが拡大されて大径部７２が形成される。このとき、ねじ孔４６とボルト貫通孔４７に対して清掃作業を行うと共に、異物確認作業を行う。

【0039】

図１２－１は、回り止めキャップの取付作業を表す断面図、図１２－２は、回り止めキャップの取付作業を表す平面図である。

【0040】

図１２－１および図１２－２に示すように、既設ボルト４５が抜き取られると、続いて、キャップ取付装置（図示略）によりボルト貫通孔４７に回り止めキャップ９１を取付ける。回り止めキャップ９１は、円筒形状をなす。回り止めキャップ９１は、円筒部９２と、円板部９３とを有する。円筒部９２における軸方向に一端部に円板部９３が一体に設けられる。そして、円板部９３に貫通孔９４が形成される。円筒部９２の外径がボルト貫通孔４７の大径部４７ａ（７２）の内径より若干小さく、回り止めキャップ９１は、ボルト貫通孔４７の大径部４７ａ（７２）に嵌合可能である。貫通孔９４は、ボルト貫通孔４７の小径部４７ｂとほぼ同径であり、新設ボルト４５Ａの軸部４５ｃ（図１３参照）の外径より小さい。

【0041】

なお、キャップ取付装置は、ボルト抜き取り装置８０と同様に、水中ロボットであり、ロボットハンドを有する。キャップ取付装置をボルト抜き取り装置８０と共用してもよい。

【0042】

図１３は、新設ボルトの挿入作業を表す断面図、図１４－１は、新設ボルトの締結作業を表す断面図、図１４－２は、新設ボルトの締結作業を表す平面図である。

【0043】

図１３に示すように、ボルト貫通孔４７に回り止めキャップ９１が取付けられると、続いて、新設ボルト４５Ａを回り止めキャップ９１およびボルト貫通孔４７を貫通させてねじ孔４６に挿入する。新設ボルト４５Ａは、既設ボルト４５と同様に、頭部４５ａと、軸部４５ｃと、ねじ部４５ｄとを有すると共に、新たに係止溝４５ｇと、切欠部４５ｈとを有する。係止溝４５ｇは、六角形状をなし、頭部４５ａの軸方向の一方側（図１３にて右方側）に開口する。切欠部４５ｈは、頭部４５ａの軸方向の一方側にて、周方向の一部が切り欠かれて形成される。

【0044】

図１４－１および図４－２に示すように、回り止めキャップ９１およびボルト貫通孔４７に挿入された新設ボルト４５Ａをボルト締結装置により回転し、ねじ部４５ｄをねじ孔４６に螺合させることで、クレビスインサート４１を原子炉容器本体１２に締結する。なお、ボルト締結装置は、図示しないが、新設ボルト４５Ａの頭部４５ａに嵌合するソケットをと、ソケットを回転する駆動装置とを有するものである。

【0045】

図１５は、かしめ工具を表す概略図、図１６－１は、回り止めキャップのかしめ作業を表す断面図、図１６－２は、回り止めキャップのかしめ作業を表す平面図である。

【0046】

新設ボルト４５Ａを回り止めキャップ９１およびボルト貫通孔４７に挿入し、ねじ部４５ｄをねじ孔４６に螺合させてクレビスインサート４１を原子炉容器本体１２に締結すると、かしめ装置（変形装置）１００により回り止めキャップ９１を変形させて新設ボルト４５Ａとかしめ溝７１に係止させる。図１５に示すように、かしめ装置１００は、中子１０１と、第１かしめ爪１０２と、第２かしめ爪１０３とを有する。中子１０１は、円柱形状をなし、軸方向に移動可能に支持される、第１かしめ爪１０２と第２かしめ爪１０３は、中子１０１の外側で軸方向に沿って配置され、軸方向の一端部が円筒部１０４により連結される。中子１０１が軸方向に移動することで、第１かしめ爪１０２と第２かしめ爪１０３は、先端部が径方向に移動する。

【0047】

図１５、図１６－１および図１６－２に示すように、作業者は、かしめ装置１００を移動し、新設ボルト４５Ａの頭部４５ａに対向する位置に配置させる。そして、作業者は、かしめ装置１００を新設ボルト４５Ａの頭部４５ａ側に移動し、第１かしめ爪１０２により回り止めキャップ９１における周方向の一部を内側に変形させ、変形部９１ａを新設ボルト４５Ａの切欠部４５ｈに係止させる。続いて、中子１０１が前進させることで、第１かしめ爪１０２と第２かしめ爪１０３を径方向の外側に移動させ、回り止めキャップ９１における周方向の一部を外側に変形させ、変形部９１ｂをかしめ溝７１に係止させる。

【0048】

回り止めキャップ９１は、変形部９１ａが新設ボルト４５Ａの切欠部４５ｈに係止し、変形部９１ｂがかしめ溝７１に係止することで、クレビスインサート４１に対して新設ボルト４５Ａの回り止め処理がなされる。

【0049】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係るボルト交換方法は、既設ボルト４５の溶接部（回り止め部）４５ｆの除去とクレビスインサート４１に対するかしめ溝（係止溝）７１の加工とを放電加工により同時に行うステップと、既設ボルト４５を抜き取るステップと、クレビスインサート４１（第２構造物）に設けられたボルト貫通孔４７に回り止めキャップ９１を取付けるステップと、新設ボルト４５Ａを回り止めキャップ９１およびボルト貫通孔４７に貫通させて原子炉容器本体（第１構造物）１２に締結するステップと、回り止めキャップ９１を変形させて新設ボルト４５Ａとかしめ溝７１に係止するステップとを有する。

【0050】

第１の態様に係るボルト交換方法によれば、既設ボルト４５の溶接部４５ｆの除去作業と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝７１の加工作業を放電加工により同時に行うことから、水中での放電加工作業を短時間で容易に行うことができ、水中でのボルト交換作業の作業性の向上を図ることができる。

【0051】

第２の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様に係るボルト交換方法であって、さらに、放電加工によりかしめ溝７１を複数加工する。これにより、新設ボルト４５Ａの回り止めを適切に行うことができる。

【0052】

第３の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様または第２態様に係るボルト交換方法であって、さらに、既設ボルト４５の溶接部４５ｆの除去とクレビスインサート４１に対するかしめ溝７１の加工とを放電加工により同時に行うとき、ボルト貫通孔４７に対してざぐり穴拡大加工を行う。これにより、既設ボルト４５と新設ボルト４５Ａとの頭部４５ａの外径が異なっていても、ボルト交換作業を円滑に行うことができる。

【0053】

第４の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係るボルト交換方法であって、さらに、放電加工によりボルト貫通孔４７の全周にわたってざぐり穴拡大加工を行う。これにより、既設ボルト４５と新設ボルト４５Ａとの頭部４５ａの外径が異なっていても、新設ボルト４５Ａを適切に配置することができる。

【0054】

第５の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つに係るボルト交換方法であって、さらに、回り止めキャップ９１は、円筒形状をなし、回り止めキャップ９１における周方向の一部を内側に変形させて新設ボルト４５Ａに係止し、回り止めキャップ９１における周方向の一部を外側に変形させてかしめ溝７１に係止する。これにより、回り止めキャップ９１を変形させる作業だけで、新設ボルト４５Ａの回り止め処理を容易に行うことができる。

【0055】

第６の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係るボルト交換方法であって、さらに、新設ボルト４５Ａは、頭部４５ａに切欠部４５ｈを有し、回り止めキャップ９１における周方向の一部を内側に変形させて切欠部４５ｈに係止する。これにより、新設ボルト４５Ａの頭部４５ａに事前に加工を施しておけばよく、新設ボルト４５Ａの回り止め処理を容易に行うことができる。

【0056】

第７の態様に係るボルト交換方法は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つに係るボルト交換方法であって、さらに、第１構造物を原子炉容器本体１２とし、第２構造物を原子炉容器本体１２の内壁面１２ａに固定されるクレビスインサート４１としている。これにより、クレビスインサート４１におけるボルト交換作業の作業性を向上することができる。

【0057】

第８の態様に係るボルト交換装置は、既設ボルト４５の溶接部（回り止め部）４５ｆの除去とクレビスインサート（第２構造物）４１に対するかしめ溝（係止溝）７１の加工とを放電加工により同時に行う放電加工装置５０，６０と、既設ボルト４５を抜き取るボルト抜き取り装置８０と、クレビスインサート４１に設けられたボルト貫通孔４７に回り止めキャップ９１を取付けるキャップ取付装置と、新設ボルト４５Ａを回り止めキャップ９１およびボルト貫通孔４７を貫通させて原子炉容器本体（第１構造物）１２に締結するボルト締結装置と、回り止めキャップ９１を変形させて新設ボルト４５Ａとかしめ溝７１に係止するかしめ装置（変形装置）１００とを備える。これにより、既設ボルト４５の溶接部４５ｆの除去作業と、クレビスインサート４１に対するかしめ溝７１の加工作業を放電加工により同時に行うことから、水中での放電加工作業を短時間で容易に行うことができ、水中でのボルト交換作業の作業性の向上を図ることができる。

【0058】

なお、上述した実施形態では、第１構造物を原子炉容器本体１２とし、第２構造物をクレビスインサート４１としたが、この構成に限定されるものではない。水中にある第２構造物に第１構造物を固定したボルトの交換であれば、第１構造物と第２構造物は、限定されない。

【符号の説明】

【0059】

１０ 加圧水型原子炉
１１ 原子炉容器
１２ 原子炉容器本体（第１構造物）
１３ 原子炉容器蓋
４１ クレビスインサート（第２構造物）
４２ ラジアルキー
４３ 凹部
４４ 凸部
４５ ボルト、既設ボルト
４５Ａ 新設ボルト
４５ａ 頭部
４５ｂ 係止部
４５ｃ 軸部
４５ｄ ねじ部
４５ｅ 回り止めキー
４５ｆ 溶接部（回り止め部）
４５ｇ 係止溝
４５ｈ 切欠部
４６ ねじ孔
４７ ボルト貫通孔
４７ａ 大径部
４７ｂ 小径部
５０，６０ 放電加工装置
５１，６１ 電極
７１ かしめ溝（係止溝）
７２ 大径部
８０ ボルト抜き取り装置
９１ 回り止めキャップ
１００ かしめ装置（変形装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】

【図6】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9-1】

【図9-2】

【図10】

【図11-1】

【図11-2】

【図12-1】

【図12-2】

【図13】

【図14-1】

【図14-2】

【図15】

【図16-1】

【図16-2】