「常陽」炉内供用中検査技術に関する検討; ナトリウム中における炉心支持板検査装置概念の検討

Study on In-vessel ISI for JOYO - Core support plate inspection equipment under sodium -

有吉 昌彦; 中山 王克

Ariyoshi, Masahiko; Nakayama, Oukatsu

本報告書は、高速実験炉「常陽」における供用中炉内検査技術に間するものである。「常陽」の原子炉構造は、高速炉特有の高温、高中性子束照射環境にあるため、熱疲労や照射脱化等の強度劣化要因がある。そのため、サーベイランス試験や燃料出口温度監視、ナトリウム漏えい監視等による健全性確認を行っているが、これらは間接的な検査手段であるため、クラック等破損の初期段階で異常を検出することが困難である。そこで、新しい概念を導入して供用中炉内検査の手法を高度化し、炉内構造物の健全性を直接検査することを検討した。 「常陽」供用中炉内検査では、検査対象である炉内構造物が複雑な形状であること及び冷却材にナトリウムを使うことから、検査技術に遠隔操作でかつ多様な位置決め機能をもつマニピュレータを組み合わせて検討する必要がある。 本検討では、重要な炉内構造物である炉心支持板をナトリウム中で検査する方針とした。この炉心支持板検査装置概念は、非破壊検査用センサーとマニピュレータを搭載した検査用集合体を炉心最外周に装荷し、非破壊検査用センサーを低圧プレナム側壁にアクセスさせるものである。非破壊検査用センサーには、複数の圧電素子を直線状に並べたリニアアレイセンサーを適用し、探傷面に対して非接触で電子走査を行うことにした。マニピュレータは、人体の手術に使うロボット鉗子の技術を応用し、アームの移動と関節部の折り曲げによりセンサーを位置決めする概念とした。 本概念は今後詳細な検討が必要である。そして、炉内検査装置の開発を進め、 「常陽」で実証していく予定である。

This report describes the feasibility study on the in-vessel inspection technique to be applied for the experimental fast reactor JOYO. Since JOYO is a sodium cooled fast reactor and the core structure components are in high temperature and fast neutron irradiation environment, material strength yields to decrease due to heat fatigue and irradiation induced embrittlement. The present surveillance method of testing structural material mechanical property, monitoring subassembly outlet temperature and sodium leak are not sufficient to detect a small crack. Therefore, the direct inspection method to confirm the core structure integrity needs to be developed considering the recent innovative technology. Since the core structure has a complicated form and components under sodium are not visible, the manipulator technology is essential which has various positioning functions. The core support plate was selected to be an important inspection item, and the method which combines ultrasonic non-destructive inspection technology and manipulator technology was examined. In this study, the core support plate inspection equipment concept was examined on the assumption that the inspection of the core support plate was executed under sodium. The sensor for the nondestructive testing is built into the inspection assembly which is loaded in most outer core area, and can be accessed to a low-pressure plenum sidewall by the manipulator. The linear array sensor which arranges several piezo-electric elements were applied to the sensor for the nondestructive testing, and for scanning the inspection object in non-contact. It was assumed for the concept of the manipulator that the sensor was positioned by moving of the arm and bending the joint. The technology of the Master Slave Manipulator for Laparoscopic Surgery was applied for the manipulator. A detailed examination is necessary for this concept in the future. And, the development of in-vessel inspection equipment is continued and prot