DE60117964T2 - Einrichtung zum reparieren bzw.zur instandhaltung unter wasser - Google Patents

Einrichtung zum reparieren bzw.zur instandhaltung unter wasser Download PDF

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DE60117964T2
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Motohiko Yokohama-shi KIMURA
Tatsuki Yokohama-shi OGISU
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20—Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/207—Assembling, maintenance or repair of reactor components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ist beispielsweise eine Vorrichtung, um präventiv ein Reaktordruckgefäß und eine im Kern liegende oder im Meiler liegende Struktur (die in dieser Spezifikation aus Einfachheitsgründen als „im Kern liegend" bezeichnet wird) in einer nuklearen Anlage oder einem Kernkraftwerk oder Ähnlichem in Stand zu halten und zu reparieren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Instandhaltung unter Wasser und zur Reparatur unter Wasser, das eine Spannungsverbesserung einer Oberflächenschicht in der Umgebung einer Schweißlinie (Saum) erzielen kann, eine Oberflächenmodifikation von sensibilisierten Metallfasern und eine Schweißreparatur in Bezug auf die folgenden Ziele in der Umgebung unter Wasser erzielen kann, wie zum Beispiel Kühlwasser eines Reaktordruckgefäßes. In diesem Fall wird die Spannungsverbesserung derart ausgeführt, dass eine Restzugspannung, die durch Wärmeeinfluss bei einem Schweißvorgang erzeugt wird, in eine Druckspannung durch einen Laser verändert wird. Ferner beinhalten die oben erwähnten Ziele einen Raum, der durch eine Mantelschalenaußenwand, die eine im Kern liegende Struktur ist, eine Leitblechplatte und eine innere Wand des Reaktordruckgefäßes abgeteilt ist, und eine geschweißte Strukturoberfläche, die in einem Raum vorhanden ist, der durch andere im Kern liegende Strukturen umgeben wird.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlicherweise war eine im Kern liegende Struktur eines Leichtwasserreaktors, beispielsweise eines Siedewasserreaktors, aus einem Material aufgebaut, das einen ausreichenden Korrosionswiderstand und hohe Temperaturfestigkeit unter der hohen Temperatur und der Hochdruckumgebung aufweist, beispielsweise aus austenitischem rostfreiem Stahl oder einer Legierung der Nickelgruppe.
  • Ein nicht austauschbares Element der im Kern liegenden Struktur wird jedoch einer strengen Umgebung durch eine lange Betriebsdauer einer Anlage ausgesetzt, und aus diesem Grund empfängt das nicht austauschbare Element den Einfluss einer Neutronenbestrahlung. Als Folge entsteht ein Problem dahingehend, dass die verwendeten Materialien beeinträchtigt werden. Insbesondere besteht für die Umgebung eines geschweißten Bereichs der im Kern liegenden Struktur die Möglichkeit eines möglichen Spannungskorrosionsrisses aufgrund von Materialsensibilisierung durch Schweißeintragswärme und den Einfluss durch Zugrestspannungen.
  • In letzter Zeit wurde zum stabilen und sicheren Betreiben einer Kernkraftwerksanlage eine Oberflächenmodifikationstechnologie für verschiedene Materialien als ein präventives Instandhaltungsmittel entwickelt. Es gibt eine Technologie des Bestrahlens eines Laserstrahls auf die Oberfläche des Materials, so dass eine Oberflächenmodifikation erzielt wird. Die Technologie wurde in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. HEI 7-246483 und HEI 8-206869 beispielsweise beschrieben.
  • In den oben erwähnten herkömmlichen Beispielen ist die in dem ersteren Dokument beschriebene Technologie ein Laserschälverfahren, bei dem ein Laserstrahl, der von einer Pulslasereinrichtung emittiert wird auf die Oberfläche (Arbeitsoberfläche) eines Werkstücks über einen Reflexionsspiegel abgestrahlt wird, und dann wird eine Restzugspannung auf der Arbeitsoberfläche in eine Kompressionsspannung verändert, während die Bestrahlungsposition der Arbeitsoberfläche variiert wird.
  • Andererseits ist die in dem letzteren Dokument beschriebene Technologie ein Unterwasserlaserbearbeitungsverfahren, bei dem ein Laserstrahl mit hoher Leistung, der eine sichtbare Wellenlänge und einen kurzen Puls aufweist, auf eine Arbeitsoberfläche gestrahlt wird, die in einem Kühlwasser eingetaucht ist, und dabei wird eine Restspannung auf der Arbeitsoberfläche verbessert, wodurch Risse oder Überzüge eliminiert werden.
  • Bei den oben stehenden herkömmlichen Verfahren wird ein optisches Faserkabel verwendet, um einen Laserstrahl zu übertragen, und dann wird der Laserstrahl an ein im Kern liegendes Ziel über das optische Faserkabel so zugeführt, dass die Arbeitsoberfläche der im Kern liegenden Struktur bearbeitet wird.
  • In diesem Fall hat das optische Faserkabel, das zum Übertragen eines Laserstrahls unter Berücksichtigung eines Strahlungswiderstands verwendet wird, einen Vorteil dahingehend, dass es dünn und leicht ist. Das optische Faserkabel hat jedoch auch den folgenden Nachteil. Insbesondere hat das optische Faserkabel einen großen tolerierbaren Biegeradius (etwa 500 mm) und bricht leicht, wenn eine externe Kraft lokal auf das optische Faserkabel aufgebracht wird (d.h. in einem Fall der Biegung am Toleranzwert oder mehr, der Verwindung und des Aufbringens von Zugspannungen auf das optische Faserkabel). Aus diesem Grund wird das optische Faserkabel an einen Platz bewegt, der einen weiten Raum aufweist, so dass der Biegeradius tolerierbar ist, ohne dass ein Problem hervorgerufen wird, und der Laserstrahl wird auf einen Arbeitsbereich des Ortes über das optische Faserkabel bestrahlt. Bei einem komplizierten und engen Platz tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, dass es nicht möglich ist, das optische Faserkabel an dem Arbeitsbereich aufgrund der Berührung mit anderen Elementen anzuschließen.
  • Ferner wird im Fall des Bewegens eines Arbeitskopfes, der an dem optischen Faserkabel angebracht ist, zu einer Arbeitsposition während der Bewegung eine externe Kraft, wie zum Beispiel ein Verwinden und eine Spannung, auf das optische Faserkabel aufgebracht, und aus diesem Grund muss mit dem optischen Faserkabel vorsichtig umgegangen werden. Bei dem Reaktordruckgefäß, das komplizierte und enge Bereiche aufweist, tritt ein Problem dahingehend auf, dass es eine außerordentliche Belastung für einen Arbeiter ist, einen Zustand zu überwachen, dass eine externe Kraft auf das optische Faserkabel aufgebracht wird und geeignete Maßnahmen dafür zu ergreifen.
  • Wie oben beschrieben weist das optische Faserkabel einen großen Biegeradius auf und bricht leicht. Daher muss die Kernkraftwerksanlage eine Konstruktion und Struktur haben, so dass eine tolerierbare Biegung und darüber hinaus, eine Verwindung und eine Zugkraft nicht auf das optische Faserkabel aufgebracht werden. Ferner muss beim Herstellen einer Vorrichtung für die Anlage die Vorrichtung eine Struktur aufweisen, so dass die Vorrichtung rasch austauschbar ist, wenn sie versehentlich kaputt geht.
  • Bei der Struktur in dem Reaktordruckgefäß, das ein Ziel für eine präventive Instandhaltung und Reparatur des Reaktors ist, ist ein komplizierter und enger Bereich vorhanden. Beispielsweise gibt es, wie es in 16 gezeigt ist, einen Raum (anschließend bezeichnet als ein Ringraum), der durch eine innere Wand des Reaktordruckgefäßes 1 eine äußere Wand der Ummantelung 2 und eine Ablenkplatte 3 umfasst ist. Der Raum ist sehr eng, da eine Strahlpumpe 4 darin vorhanden ist. Acht oder mehr Strahlpumpen 4 sind um die Ummantelung 2 angeordnet. Eine geschweißte Struktur, wie zum Beispiel eine Strahlpumpe 4, die im Ringbereich vorhanden ist, besitzt eine komplizierte Struktur.
  • Wenn eine präventive Instandhaltung und Reparaturvorrichtung für eine Unterwasserstruktur angewendet wird, sind bei der Verwendung des Lasers für die Oberfläche der geschweißten Struktur, die in dem Ringraum vorhanden ist, Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Handhabung des optischen Faserkabels sehr wichtig.
  • Insbesondere gibt es bei der geschweißten Struktur des Ringraums einen Schweißbereich zwischen einem Steigblecharm 6, der eine Steigleitung 5 der Strahlpumpe 4 an dem Reaktordruckgefäß 1 befestigt, und dem Reaktordruckgefäß 1 und einem Schweißbereich zwischen dem Steigblecharm 6 und der Steigleitung 5. Diese Schweißbereiche sind in einem sehr komplizierten und engen Raum positioniert, und aus diesem Grund muss die Vorrichtung in kleiner Größe gebildet sein und weiter muss die Flexibilität verbessert sein, zusätzlich zur sicheren und zuverlässigen Handhabung des optischen Faserkabels.
  • Das Dokument EP 0 298 144 offenbart einen eintauchbaren optischen Nassverbinder, der einen weiblichen Verbinder, der einen Körper aufweist, der mit einer trompetenförmigen Ausnehmung an seinem einem Ende und einem Loch zum Enthalten eines optischen Verbinders geformt ist, so dass das Ende der optischen Faser am innersten Bereich der Ausnehmung angebracht ist, und einen männlichen Verbinder enthält, der einen Körper aufweist, der mit einer Vertiefung geformt ist und an einem Ende davon mit einem Vorsprung und dazu angepasst ist, einen optischen Verbinder aufzunehmen, von dem ein Ende an der Spitze des Vorsprungs angebracht ist, so dass er konzentrisch zu dem männlichen Verbinder ist. Zumindest der Spitze des Vorsprungs des männlichen Verbinders ist Flexibilität gegeben. Eine optische Faser ist in dem männlichen Verbinder enthalten, der lose durch den Körper geführt wird und schlaff in der Ausnehmung ist. Eine schwammartige Einrichtung kann enthalten sein, um Spülwasser zum Spülen der Spitzen der optischen Faser vorzusehen. Die Verbinder werden durch eine getrennte, ferngesteuerte Einrichtung verbunden und getrennt.
  • US 3,900,148 bezieht sich auf eine Verbindung eines röhrenförmigen Elements, zum Beispiel eine untergetauchte Pipeline. Es wird eine Explosivfügetechnik verwendet.
  • US 5,790,620 , auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, offenbart eine Unterwasserlaserverarbeitungseinrichtung, die einen Laserpulserzeuger hat, der mit einem optischen Faserkabel verbunden ist. Das optische Faserkabel ist an seinem gegenüberliegenden Ende mit einem Arbeitskopf verbunden, der Laserstrahlen auf eine Arbeitsoberfläche abstrahlt. Die Einrichtung kann zur Dekontaminierung einer kontaminierten Oberfläche verwendet werden. Das optische Faserkabel und der Arbeitskopf sind fest miteinander verbunden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obenstehenden Umstände getätigt. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser vorzusehen, welche eine Oberflächenmodifikation, eine Oberflächenbearbeitung und eine Dekontaminierung durch präzises Bestrahlen eines Laserstrahls unter Wasser auf einen Schweißbereich einer im Kern liegenden Struktur, die sich in einem engen Raum befindet, wie zum Beispiel einem Steigleitungsblecharm einer Strahlpumpe, die in einem Ringraum eines Reaktordruckgefäßes positioniert ist, vorsehen kann.
  • Darstellung der Erfindung
  • Um die obenstehenden Aufgabe zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser vor, welche die Merkmale von Anspruch 1 enthält.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn der Arbeitskopf an einem komplizierten und engen Bereich angebracht wird, das optische Faserkabel, das Flexibilität entbehrt und bricht, wenn eine externe Kraft, die einen tolerierbaren Bereich übersteigt, lokal aufgebracht wird, von dem Arbeitskopf entfernt. In diesem Zustand wird der Arbeitskopf zunächst an dem Arbeitszielbereich angebracht und danach wird das optische Faserkabel an dem Arbeitskopf angebracht. Gemäß dieser Struktur werden der Arbeitskopf, das Kabel und der an dem Ar beitskopf angebrachte Schlauch und das optische Faserkabel unabhängig voneinander gehandhabt, und dadurch wird es möglich, eine Oberflächenmodifikation, eine Oberflächenbearbeitung und eine Dekontaminierung im Bezug auf einen komplizierten und engen Arbeitszielbereich zu bewirken, ohne das optische Faserkabel zu brechen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen, Modifikationsbeispiele und ihre Arbeitsweise und die Wirkung der vorliegenden Erfindung werden weiter von den folgenden Beschreibungen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung auf verschiedene Flüssigumgebungen anwendbar ist, ist es dabei eine bevorzugte Ausführungsform, die vorliegende Erfindung auf Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten in einem Reaktordruckgefäß wie bei der vorliegenden Erfindung anzuwenden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2A bis 2C sind einzelne Querschnittsansichten, welche einen Fügevorgang eines Fügemechanismus, der in 1 gezeigt ist, darstellen.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, die einen Fügemechanismus einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4A und 4B sind einzelne Querschnittsansichten, die einen Fügemechanismus einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 5 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Struktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitskopfeinheit einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8A ist eine perspektivische Ansicht, die eine interne Struktur des in 7 gezeigten Arbeitskopfes zeigt, und 8B ist eine Querschnittsansicht, die ein Führungsrohr für die optische Faser aus 7 zeigt.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die das Anbringen eines Arbeitskopfes einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die das Anbringen eines Arbeitskopfes einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, die das Anbringen eines Arbeitskopfes einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, um ein Arbeitsverfahren für einen Steigblecharmschweißbereich unter Verwendung eines Manipulatorsystems zu erklären.
  • 13A ist eine Draufsicht von oben, die einen Arbeitsbereich des Steigblecharms zeigt, 13B ist eine Seitenansicht, die das gleiche wie oben zeigt, und 13C ist eine Draufsicht, die eine Richtung des Arbeitskopfes zu dem Arbeitsbereich des Steigblecharms zeigt.
  • 14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Arbeitskopf einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Verbinderstöpsel für eine optische Faser einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Strahlpumpe zeigt, die in einem Reaktordruckgefäß angeordnet ist.
  • Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anschließend unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine Ansicht, welche die Gesamtstruktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2A bis 2C sind einzelne Querschnittsansichten, welche einen Fügevorgang (Anschlussvorgang) eines Fügemechanismus der Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser, die in 1 dargestellt ist, zeigen.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform ist ein Reaktordruckgefäß mit einem Kühlwasser gefüllt, und dann wird ein Laserstrahl in eine im Kern liegende Struktur (im Meiler liegende Struktur), die sich in dem Reaktordruckgefäß befindet, geführt, wobei ein optisches Faserkabel verwendet wird, und wird auf die Oberfläche der im Kern liegenden Struktur bestrahlt, um dadurch die Oberflächenmodifikation, die Oberflächenbearbeitung und die Dekontaminierung zu erzielen.
  • Gemäß der Darstellung in 1 sind ein Laseroszillator (Generator) 10 und eine Steuertafel 11 auf einem nicht dargestellten Bedienboden angebracht. Der Laseroszillator 10 ist eine Einrichtung zum Erzeugen eines Pulslasers mit sichtbarer Wellenlänge, wie zum Beispiel eines Kupferdampflasers oder YAG-Lasers (zur Erzeugung einer zweiten Harmonischen), und eine Pulsbreite des oszillierten Laserstrahls ist geringer als 100 Nanosekunden.
  • Der Laseroszillator 10 ist optisch mit einem optischen Faserkabel 13 zum Übertragen eines Laserstrahls an einen Arbeitskopf 12 verbunden. Der distale Endbereich des optischen Faserkabels 13 ist mit einem entfernbaren Stöpsel 15 für den optischen Faserverbinder verbunden, der ein Element eines Fügemechanismus 14 ist. Andererseits ist der Arbeitskopf 12 an einer Aufnahme 16 für den optischen Faserverbinder angebracht, der das andere Element des Fügemechanismus 14 ist.
  • Anderseits ist die Steuertafel 11 mit einem Steuerkabel 17 verbunden, und das distale Ende des Steuerkabels 17 ist mit dem Arbeitskopf 12 verbunden, und die Steuertafel ist somit elektrisch mit dem Arbeitskopf 12 über das Steuerkabel 17 verbunden. Durch eine Fernsteuerung von der Steuertafel 11, d.h. durch einen Steuervorgang von der Außenseite der Unterwasserumgebung, wird der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders lösbar zu der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders gebracht, und dadurch sind der Arbeitskopf 12 und das optische Faserkabel 13 zueinander trennbar.
  • Der Arbeitskopf 12 wird in der Umgebung des Arbeitszielbereichs in der Unterwasserumgebung durch einen Kopfbefestigungsmechanismus 18 befestigt und ist durch einen Gleitmechanismus, der nicht dargestellt ist, bewegbar. Ferner führt der Arbeitskopf 12 einen Laserstahl, der von dem Laseroszillator 10 oszilliert wird, über das optische Faserkabel 13 und scannt ihn dann auf den Arbeitszielbereich.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Arbeitskopf 12 an einem Steigblecharm 6 zum Befestigen einer Steigleitung 5 an dem Reaktordruckgefäß 1 durch den Kopfbefestigungsmechanismus 18 befestigt, und entsprechend gelangt die Anbringposition des Arbeitskopf 12 an den Steigblecharm 6 zur Umgebung des Arbeitszielbereichs der im Kern liegenden Struktur.
  • 2A bis 2C sind einzelne Querschnittsansichten, die einen Fügevorgang des Fügemechanismus 14 zeigen. Gemäß der Darstellung in 2A enthält die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 Elektromagnete 19a und 19b, die ihre Anregung durch den ferngesteuerten Vorgang einschalten und abschalten können, und andererseits weist der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders ein Verbindergehäuse auf, das aus ferromagnetischem Material gebildet ist.
  • Um daher das optische Faserkabel 13 mit dem Arbeitskopf 12 zusammenzufügen, wird das optische Faserkabel 13, das das distale Ende an dem Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders angebracht hat, der aus ferromagnetischem Material gebildet ist, von einem Bereich über einem Reaktorpool heruntergehängt, und wird dann in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 eingeführt. Danach werden, wie es in 2B gezeigt ist, die Elektromagnete 19a und 19b durch den ferngesteuerten Vorgang angeregt, so dass der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders wie in 2C gezeigt ist, festgelegt wird.
  • In diesem Fall ist der Arbeitskopf 12 mit einem Reflexionsspiegel 20 zum Reflektieren eines von dem Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders emittierten Laserstrahls unter einem Winkel von 90° vorgesehen, wenn der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders befestigt ist.
  • Entsprechend weist bei dieser ersten Ausführungsform der Arbeitskopf 12 den Fügemechanismus 14 auf, so dass das optische Faserkabel 13 und der Arbeitskopf 12 unmittelbar durch den ferngesteuerten Vorgang von der Umgebung der Unterwasserumgebung her miteinander zusammengefügt und voneinander getrennt werden können.
  • Eine Arbeitsweise dieser ersten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
  • Gemäß dieser ersten Ausführungsform wird die folgende Bearbeitung in Bezug auf einen komplizierten und engen Bereich unter Wasser durchgeführt. Insbesondere lässt man den Arbeitskopf 12, der den Kopfbefestigungsmechanismus 18 und den nicht dargestellten Kopfverschiebemechanismus aufweist, von einem Bereich über dem Reaktorpool herunterhängen, so dass ein Arbeitsbereich geschlossen wird. Dann wird der Arbeitskopf 12 an der im Kern liegenden Struktur unter Verwendung des Kopfbefestigungsmechanismus 18 angebracht, und wird danach zu einer Arbeitsposition unter Verwendung des Kopfverschiebemechanismus bewegt, der in dem Arbeitskopf 12 vorgesehen ist. Wenn eine solche Arbeit in einem Zustand ausgeführt wird, bei dem das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angebracht ist, wird eine Biege- oder Verwindungskraft auf das optische Faserkabel 13 aufgebracht, und aus diesem Grund besteht die große Wahrscheinlichkeit, dass das optische Faserkabel 13 bricht.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform haben jedoch der Arbeitskopf 12 und das optische Faserkabel 13 den Fügemechanismus 14, der in der Lage ist, sich durch die Fernsteuerung zu schließen und zu trennen. Somit wird beim Anbringen an einem Arbeitszielbereich das optische Faserkabel 13 von dem Arbeitskopf 12 entfernt, und nachdem das Anbringen des Arbeitskopfes 12 an dem Arbeitszielbereich abgeschlossen ist, wird das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angefügt, so dass diese Bearbeitung durchgeführt wird. Nachdem eine solche Bearbeitung abgeschlossen ist, wird, wenn eine weitere Bearbeitung an einem anderen Bereich durchgeführt wird, das optische Faserkabel 13 wiederum von dem Arbeitskopf 12 entfernt. Danach können auf die gleiche Weise wie oben beschrieben das Anbringen und Bearbeiten an der im Kern liegenden Struktur unter Verwendung des Kopfbefestigungsmechanismus 18 und des Kopfverschiebemechanismus des Arbeitskopfs 12 durchgeführt werden.
  • Insbesondere wird gemäß dem Verfahren zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser dieser Ausführungsform der Arbeitskopf 12 unabhängig in der Umgebung des Arbeitszielbereichs angeordnet und befestigt, und das optische Faserkabel 13 lässt man dann von dem Bereich über dem Reaktorpool herunterhängen, so dass es an dem Arbeitskopf 12 unter Verwendung des Fügemechanismus 14 angefügt wird. Danach wird ein Laserstrahl von dem Laseroszillator 10 an den Arbeitskopf 12 über das optische Faserkabel 13 geführt, und wird dann auf die Oberfläche der im Kern liegenden Struktur gestrahlt, während sie durch den Kopfver schiebemechanismus des Arbeitskopfes 12 gescannt wird. Somit können die Oberflächenmodifikation, die Oberflächenbearbeitung und die Dekontaminierung effektiv durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben haben gemäß dem Verfahren zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser dieser ersten Ausführungsform der Arbeitskopf 12 und das optische Faserkabel 13 den Fügemechanismus 14, der in der Lage ist, sich durch den Fernsteuerungsvorgang von außerhalb der Unterwasserumgebung zu schließen und zu trennen. Ferner wird der Arbeitskopf 12 an der im Kern liegenden Struktur in einem Zustand angebracht, in dem das optische Faserkabel 13 entfernt ist, und danach wird das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angebracht. Durch Einsetzen des oben erwähnten Arbeitsverfahrens wird es möglich, die Bearbeitung in Bezug auf einen komplizierten und engen Bereich durchzuführen, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen oder zu beschädigen.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform ist die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 mit den Elektromagneten 19a und 19b versehen, und das Verbindergehäuse des Stöpsel des optischen Faserverbinders ist aus ferromagnetischem Material aufgebaut. Umgekehrt kann jedoch die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders aus ferromagnetischem Material gebildet sein und der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders mit Elektromagneten versehen sein.
  • Zweite Ausführungsform
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, die einen Fügemechanismus einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Fall werden entsprechende Referenzziffern dazu verwendet, um die gleichen oder entsprechenden Bereiche wie diejenigen der oben stehenden ersten Ausführungsform zu bezeichnen, und nur die Konstruktion und Arbeitsweise (Funktion und/oder Wirkung), die sich von denjenigen der oben stehenden ersten Ausführungsform unterscheiden, werden anschließend beschrieben. Diese Tatsache wird auch für die weiteren Ausführungsformen angewendet, die der zweiten Ausführungsform folgen, wie sie nachfolgend beschrieben sind.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform wird ein Drahtsystem dazu verwendet, um das optische Faserkabel 13 mit dem Arbeitskopf 12 zum Übertragen eines Laserstrahls dorthin zusammenzufügen, und ein Klemmsystem wird dazu verwendet, um den Stöpsel des optischen Faserverbinders zusammenzufügen und weiter wird ein Auftriebskraftsystem dazu verwendet, um den Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders wiederzugewinnen.
  • Gemäß der Darstellung in 3 enthält ein Fügemechanismus 14 eine entfernbare Einheit 21 und eine Fügeeinheit 22, die voneinander trennbar sind, und die Fügeeinheit 22 ist auf der Seite des Arbeitskopfes 12 angeordnet.
  • Die entfernbare Einheit 21 enthält eine Führungsplatte 23, die wie eine flache Platte geformt ist, einen hohlen Schutzbehälter 24, einen männlichen konischen Kontrollbereich 25, einen Stützbereich 26, ein Führungsloch 27 und einen Kerbenbereich 28, der in dem Stützbereich 26 geformt ist. Insbesondere ist der hohle Schutzbehälter 24 auf dem Zentrum der Führungsplatte 23 befestigt, und der männliche konische Kontrollbereich 25 ist im Zentrum der unteren Oberfläche der Führungsplatte 23 befestigt. Der Stützbereich 26 wird dazu verwendet, den Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders an der Führungsplatte 23 zu befestigen, und das Führungsloch 27 ist in der Führungsplatte 23 geformt, so dass ein Drahtseil, das später beschrieben wird, durchgelangen kann.
  • In diesem Fall kann der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders unmittelbar von der Führungsplatte 23 gelöst werden, indem der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders nach unten gezogen wird, und dann das optische Faserkabel 13 von dem Kerbenbereich 28 entfernt wird.
  • Ferner ist ein Schwimmer 29, der durch Luftzufuhr und Luftabfuhr ausdehnbar und schrumpfbar ist, in dem Schutzbehälter 24 aufgenommen. Ein oberer Bereich des Schwimmers 29 ist mit einem Luftschlauch 30 verbunden, der durch eine obere Platte des Schutzbehälters 24 dringt. Die obere Platte des Schutzbehälters 24 ist mit einer Mehrzahl von Ablauflöchern 31 geformt. Das distale Ende des männlichen konischen Bereichs 25 ist mit einem Drahtseil 32 verbunden.
  • Andererseits ist die Fügeeinheit 22 auf der Seite des Arbeitskopfes 12 angeordnet, und diese Fügeeinheit 22 weist einen Aufnahmeblock 33 auf. Der Aufnahmeblock 33 ist mit einer Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders versehen, mit der der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders zusammengefügt wird, einem weiblichen konischen Bereich 34, in den der männliche konische Bereich 25 der entfernbaren Einheit 21 eingesetzt wird, und einer Riemenscheibe 36. Die Riemenscheibe 36 ist unter dem weiblichen konischen Bereich 34 angebracht, so dass sie um eine Welle 35 drehbar ist. Ferner ist der Aufnahmeblock 33 mit einem Durchgangsloch 37 in dem Bodenbereich des weiblichen konischen Bereichs 34 geformt und ist mit einem Durchgangsloch 38 in einem Bereich in der Umgebung des weiblichen konischen Bereichs 34 geformt. Die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders ist mit einem Spiegelgehäuse 39 an ihrem unteren Bereich versehen.
  • Das Drahtseil 32, das von der entfernbaren Einheit 21 zugeführt wird, läuft durch das Durchgangsloch 37, das in dem unteren Bereich des weiblichen konischen Bereichs 34 geformt ist, und dann wird die Zugrichtung des Drahtseils 32 nach oben durch die Riemenscheibe 36 umgelenkt. Danach läuft das Drahtseil 32 durch das Durchgangsloch 38 und das Führungsloch 24 der entfernbaren Einheit 21 und wird dann an den oberen Bereich, beispielsweise einen nicht dargestellten Betätigungsboden, zugeführt.
  • Ein Klemmmechanismus 40, der als ein entfernbarer Mechanismus dient, ist in beide Seiten des Aufnahmeblocks 33 der Fügeeinheit 22 eingebaut. Der Klemmmechanismus 40 hält die entfernbare Einheit 21, wenn der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders eingefügt ist. Ferner hat der Klemmmechanismus 40 ein haltendes Metallinstrument, an dem eine Raste 42 über ein Lager angebracht ist. Die Raste 42 wird durch eine Feder 43 gedrückt, so dass sie stets geöffnet ist.
  • Der untere Bereich des haltenden Metallinstruments 41 ist mit einer antreibenden Stange eines pneumatischen Zylinders 44 verbunden. Wenn die antreibende Stange des pneumatischen Zylinders 44 komprimiert wird, wird das haltende Metallinstrument 41 in einer Führungsnut 45 aufgenommen, die eine Seitenwand des Aufnahmeblocks 33 bildet, und die Raste 42 ist dann geschlossen.
  • Die zweite Ausführungsform wird auf die nachfolgend beschriebene Weise betrieben.
  • Wenn der Arbeitskopf (Arbeitseinrichtung) 12 in dem Reaktor positioniert wird, ist das optische Faserkabel 13 von der Führungsplatte 23 entfernt, um einen Schaden an dem optischen Faserkabel 13 zu verhindern. Danach wird das Drahtseil 32 in einem Zustand, in dem die entfernbare Einheit 21 und die Fügeeinheit 22 miteinander zusammengefügt sind (oder die entfernbare Einheit 21 wird auf dem Bedienboden, der nicht dargestellt ist, zurückgelassen) zugeführt, und entsprechend dieser Arbeitsweise wird der Arbeitskopf 12 in dem Reaktor positioniert.
  • Um die entfernbare Einheit 21 und die Fügeeinheit 22 zusammenzufügen, wird nachfolgend der pneumatische Zylinder 44 angetrieben, so dass das haltende Metallinstrument 41, das die Raste 42 enthält, in die Führungsnut 45 zurückgezogen wird. Dann hält die Raste 42 die Führungsplatte 23 der entfernbaren Einheit 21, während eine Zugkraft in der Nähe aufgebracht wird. Die rechte Seite der Fügeeinheit, die in 3 dargestellt ist, zeigt einen gefügten Zustand.
  • Nachdem der Arbeitskopf 12 positioniert ist, wobei die entfernbare Einheit 21 in einem Zustand ist, dass die entfernbare Einheit 21 von der Fügeeinheit 22 getrennt ist, wird Luft in den Schwimmer 29 des Schutzbehälters 24 von dem Luftschlauch 30 zugeführt, so dass der Schwimmer 29 anschwillt. Dementsprechend gelangt die entfernbare Einheit 21 zur Wasseroberfläche durch eine Auftriebskraft, die durch die zugeführte Luft erzeugt wird.
  • Dann wird die entfernbare Einheit 21 auf den Bedienboden gezogen und danach wird der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders an der Führungsplatte 23 angebracht. Die Luft des Schwimmers 29 wird abgelassen und dann sinkt die entfernbare Einheit 21 wieder in die Unterwasserumgebung des Reaktors.
  • Anschließend gelangt durch Aufwickeln des Drahtseils 32 das optische Faserkabel 13 in die Nähe der Fügeeinheit 22 und wird somit sicher zu einer Fügeposition des Arbeitskopfes 12 bewegt, ohne eine große Biegekraft aufzubringen. Beim Trennen der entfernbaren Einheit 21 von der Fügeeinheit 22 wird ein Vorgang umgekehrt zu dem oben beschriebenen durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Laserstrahl dem Arbeitskopf 12 über das optische Faserkabel 13 zugeführt und dann kann eine Spannungsverbesserung in Bezug auf alle Schweißbereiche des Steigmetallarms 6 durchgeführt werden.
  • Ferner ist gemäß dieser zweiten Ausführungsform, der interne Schwimmer 29 geschützt, da der Schwimmer 29 in dem Schutzbehälter 24 aufgenommen ist, und es ist möglich, eine Wechselwirkung mit umgebenden Ausrüstungsobjekten aufgrund eines übermäßigen Anschwellens zu verhindern. Ferner wird in diesem Fall das Wasser in dem Schutzbehälter 24 zur Umgebung über das Ablaufloch 31 abgeführt.
  • Dritte Ausführungsform
  • 4A und 4B sind Querschnittsansichten, die einen Fügemechanismus einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 4A zeigt einen Zustand vor dem Fügen und 4B zeigt einen gefügten Zustand.
  • Gemäß der Darstellung in 4A ist eine Fügemechanismus 50 dieser dritten Ausführungsform aus trennbaren Elementen zusammengesetzt, nämlich einem Stöpsel 15 eines optischen Faserverbinders, der ein Element des Fügemechanismus ist, und einer Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders, der das andere Element des Fügemechanismus ist. In diesem Fall befindet sich die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders auf der Seite des Arbeitskopfes 12.
  • Der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders ist mit einem Lager 51 an einem äußeren Umfang des distalen Endes der Befestigung des optischen Faserkabels 13 versehen, und das optische Faserkabel 13 wird so gelagert, dass es relativ drehbar ist. Ferner ist der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders mit einer ringartigen Saugkammer 52, die als ein anziehender Mechanismus dient, an einer äußeren Umfangsseite des Lagers geformt. Die Saugkammer 52 ist mit einem Saugschlauch 53 verbunden, der mit der Umgebung des Stöpsels 15 des optischen Faserverbinders verbunden ist, und wirkt als ein anziehender Mechanismus. Die untere Oberfläche des Stöpsels 15 des optischen Faserverbinders, an dem die Saugkammer 52 geformt ist, ist mit einem Dichtring 54 an sowohl dem äußeren als auch inneren Umfang versehen. Ferner ist der zentrale Bereich des Stöpsels 15 des optischen Faserverbinders mit einem männlichen Konusbereich 55 geformt. Der untere zentrale Bereich des männlichen Konusbereichs 55 ist eine Laserstrahlemissionsöffnung.
  • Andererseits ist die obere Oberfläche der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders mit einer Dichtoberfläche 56 geformt, die gegen den Dichtring 54 an ihrer äußeren Umfangsseite stößt, und ist weiter mit einem weiblichen konischen Bereich 57 am zentralen Bereich der inneren Umfangsseite geformt. Der untere Bereich des weiblichen konischen Bereichs 57 ist mit einem Laserstrahlführungsraum 58 zum Aufnehmen eines Laserstrahls geformt.
  • Diese dritte Ausführungsform arbeitet wie folgt.
  • Wenn der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders nach unten hängt, so dass er in die Nähe der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders gelangt, wird der männliche konische Bereich 55 des Stöpsels 15 des optischen Faserverbinders in den weiblichen konischen Bereich 57, der auf der Oberfläche der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders geformt ist, eingeführt. Entsprechend wird die Fügezentrumsposition zwangsläufig bestimmt.
  • Gemäß der Darstellung in 4B stößt der Dichtring 54 des Stöpsels 15 des optischen Faserverbinders dicht gegen die Dichtoberfläche des oberen Bereichs der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders, wenn der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders vollständig in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders eingesetzt ist.
  • Dabei ist das optische Faserkabel 13 zu dem Zentrum des Laserstrahlführungsraums 58 ausgerichtet, so dass ein optischer Weg geformt wird. Ferner wird Luft durch den Saugschlauch 53 gesaugt, bis ein Innendruck der Saugkammer 52 zu einem negativen Druck wird. Somit wird eine Fügekraft durch die Differenz zwischen einem Wasserdruck des Reaktorpools und diesem negativen Druck für den Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders und die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders erzeugt. Somit können dieser Stöpsel 15 und die Aufnahme 16 zusammengefügt werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • 5 ist eine Ansicht, die eine Struktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß dieser vierten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, ist ein Einführungsführungsmechanismus 59 für das optische Faserkabel vorgesehen. Insbesondere wird, wenn das optische Faserkabel 13 von einem Bereich über dem Reaktorpool herunterhängt, der Führungsmechanismus 59 für das Einführen des optischen Faserkabels dazu verwendet, unmittelbar das optische Faserkabel 13 in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 einzuführen, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen.
  • Bei dem Führungsmechanismus 59 für das Einführen des optischen Faserkabels ist ein Halteinstrument 60 für den optischen Faserverbinder an dem Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders befestigt, der an dem distalen Endbereich des optischen Faserkabels 13 angebracht ist. Das Halteinstrument 60 des optischen Faserverbinders ist mit einem Ende eines Führungsdrahts 61 verbunden. Das andere Ende des Führungsdrahts 61 läuft durch die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfs 12 und ist an einer Windungsmaschine 63 des Führungsdrahts, die auf einem bewegbaren Schlitten positioniert ist, der über dem Reaktorpool installiert ist, angebracht.
  • Gemäß der Darstellung in 5 ist der bewegbare Schlitten 62 mit Rädern 65 versehen, um auf Schienen 64 zu laufen, die auf der Umgebung des Reaktorpools verlegt sind, und der bewegbare Schlitten 62 läuft entlang der Schienen 64. Somit kann die Wicklungsmaschine 63 für den Führungsdraht direkt über dem Arbeitskopf 12 angeordnet sein. Andererseits ist der Arbeitskopf 12 mit einer Riemenscheibe 66 zum Aufwickeln des Führungsdrahts 61 versehen, und ist weiter mit einem Reflexionsspiegel 68 zum Reflektieren eines Laserstrahls von dem Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders unter einem Winkel von 90° über Linsen 67 für einen parallelen Strahl versehen.
  • Die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform wird anschließend beschrieben.
  • Um den Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders an der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfs 12 anzufügen, wird der Führungsdraht 61 durch die Wicklungsmaschine 63 für den Führungsdraht aufgewickelt und der Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders, der durch den Führungsdraht 61 geführt wird, wird dann mit der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders zusammengefügt. Dementsprechend wird es möglich, unmittelbar das optische Faserkabel 13 und den Arbeitskopf 12 zu trennen und zusammenzufügen.
  • Gemäß der oben stehenden Beschreibung ist es bei dieser vierten Ausführungsform möglich, gleichmäßig den Stöpsel 15 des optischen Faserverbinders mit der Aufnahme 16 des optische Faserverbinders zusammenzufügen, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen, da der Führungsmechanismus 59 für das Einführen des optischen Faserkabels der oben beschriebenen Struktur verwendet wird.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Struktur einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß dieser in 6 gezeigten fünften Ausführungsform hängt das optische Faserkabel 13 von einem Bereich über dem Reaktorpool herab und wird in die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 bewegt. Bei diesem Vorgang wird ein Führungsmechanismus 71 für die optische Faser in einem Fall verwendet, bei dem auf der Strecke des herabhängenden Wegs des optischen Faserkabels 13 ein Bereich vorhanden ist, der eine komplizierte Gestalt hat. Entsprechend ist es möglich, das optische Faserkabel 13 durch den komplizierten Bereich zu führen, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen.
  • Der Führungsmechanismus 71 für die optische Faser ist aus einem Führungsmanipulator 72 mit drei Freiheitsgraden gebildet, der einen ausdehnbaren Mechanismus, einen Führungsbalg 73 und eine Manipulatorbefestigung 74, die vom Wandschachttyp ist, enthält. Der Führungsbalg 73 ist an der Seite des Führungsmanipulators 72 angebracht und ist zu einem Zylinder geformt, so dass das optische Faserkabel 13 dort durchführt.
  • Die Arbeitsweise der fünften Ausführungsform wird anschließend beschrieben.
  • Der Führungsmechanismus 71 für die optische Faser ist an einem engen Bereich, der eine komplizierte Gestalt hat, durch den die Manipulatorbefestigung 74 vom Wandschachttyp befestigt, und durch verwenden des Führungsmanipulators 72 wird der Führungsbalg 73 in eine Gestalt gebracht, die durch einen komplizierten und engen Bereich mit einem tolerierbaren Biegebereich des optischen Faserkabels 13 führen kann. Nachdem der Führungsbalg 73 in eine tolerierbare Gestalt durch den Führungsmanipulator 72 gebracht ist, wird das optische Faserkabel 13 in den Führungsbalg 73 eingeführt und dann dort durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben wird gemäß dieser fünften Ausführungsform der Führungsmechanismus 71 der optischen Faser an dem engen Bereich angebracht, der eine komplizierte Gestalt hat, und dann wird das optische Faserkabel 13 durch den Führungsbalg 73 des Führungsmechanismus 71 für die optische Faser geführt. Entsprechend dieser Vorgehensweise ist es möglich, unmittelbar das optische Faserkabel 13 durch den komplizierten und engen Bereich zu führen, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen.
  • Sechste Ausführungsform
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitskopfeinheit einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8A ist eine perspektivische Ansicht, die eine interne Struktur des in 7 gezeigten Arbeitskopfes zeigt, und 8B ist eine Querschnittsansicht, die ein Führungsrohr der optischen Faser von 7 zeigt.
  • Gemäß der Darstellung in 7 ist eine Arbeitskopfeinheit 75 dieser sechsten Ausführungsform aus dem Arbeitskopf 12 und einer Befestigung 76 für den Arbeitskopf zusammengesetzt, die unabhängig voneinander konstruiert sind, und in einem kombinierten Zustand verwendet werden. Der Arbeitskopf 12 empfängt einen Laserstrahl über das optische Faserkabel 13 und die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders und führt die Verarbeitung aus, während er einen Sammellinsenbewegungsmechanismus fährt. Andererseits ist die Befestigung 76 des Arbeitskopfes an der im Kern liegenden Struktur angebracht und wird dazu verwendet, den Arbeitskopf 12 an einem Bearbeitungszielort zu platzieren.
  • Gemäß der Darstellung in 8A und 8B ist der Arbeitskopf 12 aus Linsen 77 für einen parallelen Strahl, einem zweiten optischen Faserkabel 78, einem Führungsrohr 79 der optischen Faser, einer Sammellinse 80, Reflexionsspiegeln 81a und 81b und einem Sammellinsenbewegungsmechanismus 82 gebildet. Insbesondere bewirken die Linsen 77 für einen parallelen Strahl, dass ein über das optische Faserkabel 13 und die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders übertragener Laserstrahl zu einem parallelen Strahl wird, und das zweite optische Faserkabel 78 wird dazu verwendet, den Laserstrahl zu übertragen, der zwischen der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders und den Linsen 77 für einen parallelen Strahl läuft. Das Führungsrohr 79 der optischen Faser ist in die Gestalt eines Balgs geformt, so dass es das zweite optische Faserkabel 78 führt, und die Reflexionsspiegel 81a und 81b führen den Laserstrahl von der Linse für den parallelen Strahl zur Sammellinse 80. Der Bewegungsmechanismus 82 für die Sammellinse wird dazu verwendet, die Sammellinse 80 zu verfahren.
  • Der Bewegungsmechanismus 82 für die Sammellinse ist aus einer Kugelgewindespindel 83, einer Führungsschiene 84, einem X-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 85, einem Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 88 und einem Antriebsmotor 89 gebildet. Insbesondere wirkt der X-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 85 als ein Gleitmechanismus zum Bewegen der Sammellinse 80 entlang der X-Achsenrichtung durch einen Antriebsmotor, der nicht gezeigt ist. Andererseits arbeitet der Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 88 als ein Gleitmechanismus zum Bewegen der Sammellinse 80 entlang der Y-Achsenrichtung durch die Kugelgewindespindel 86 und einen Antriebsmotor 87. Der Antriebsmotor 89 wird dazu verwendet, die Sammellinse 80 in einer Z-Achsenrichtung hin und her zu schwenken.
  • Andererseits ist die Arbeitskopfbefestigung 76 aus einem Paar von Haltemechanismen 90, einem horizontalen Gleitmechanismus 91 und einem Gleitmechanismus 92 in Längsrichtung gebildet. Insbesondere hält der Haltemechanismus 90 eine plattenartige im Kern liegende Struktur, so dass der Arbeitskopf 12 befestigt wird. Der horizontale Gleitmechanismus 91 ver schiebt den Arbeitskopf 12 in einer A-Richtung (horizontale Richtung) von 7, und der Gleitmechanismus 92 in Längsrichtung verschiebt den Arbeitskopf 12 in einer B-Richtung (Längsrichtung) von 7.
  • Im Folgenden wird eine Arbeitsweise dieser sechsten Ausführungsform beschrieben.
  • Die Befestigung 76 des Arbeitskopfs, einschließlich des Arbeitskopfs 12, wird von einem Bereich über dem Reaktorpool in einem Zustand heruntergehängt, in dem das optische Faserkabel 13 entfernt ist, und wird nahe an einen Arbeitszielbereich bewegt. Dann wird die Arbeitskopfbefestigung 76 an der plattenartigen im Kern liegenden Struktur durch den Haltemechanismus 90 befestigt, und danach wird der Arbeitskopf 12 durch den horizontalen Gleitmechanismus 91 und den Gleitmechanismus in Längsrichtung so verschoben, dass er an einer Arbeitsposition positioniert ist. Nachdem die Positionierung abgeschlossen ist, wird nachfolgend das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf angebracht und danach wird eine Bearbeitung durchgeführt.
  • Bei der Anwendung des oben beschriebenen Vorgangs wird, selbst wenn der Arbeitskopf 12 nahe an den Arbeitszielbereich bewegt wird und dann darauf befestigt und positioniert wird, die Bearbeitung durchgeführt, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen. Da der Arbeitskopf 12 und die Arbeitskopfbefestigung 76 eine einfache und kleine Größe haben, ist es ferner möglich, unmittelbar den Arbeitskopf 12 in den Arbeitszielbereich zu bewegen, der eine komplizierte und enge Form hat.
  • Bei dieser sechsten Ausführungsform liegt das zweite optische Faserkabel 78 zwischen der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders, die an dem Arbeitskopf 12 angebracht ist, und der parallelen Strahllinse 77 in der Nähe des Bearbeitungsziels. Ferner ist das zweite optische Faserkabel 78 so angeordnet, dass es mechanisch eng anliegend sich an die Endfläche des optischen Faserkabels 13 an der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders anschließt. Gemäß dieser Struktur ist es möglich, eine übermäßige Biegung des optischen Faserkabels 13 zu verringern und die Struktur des Arbeitskopfes 12 zu vereinfachen.
  • Da ein Balg, der zu einem tolerierbaren Biegeradius des optischen Faserkabels biegbar ist, als das Führungsrohr 79 der optische Faser verwendet wird, wird insbesondere bei dem zweiten optischen Faserkabel 78, selbst wenn der Arbeitskopf 12 verschoben wird, keine externe Kraft direkt auf das optische Faserkabel 13 aufgebracht. Daher kann ein übermäßiges Biegen des optischen Faserkabels 13 verringert werden. Da das zweite optische Faserkabel 78 bis zur Nachbarschaft des Bearbeitungsziels vorgesehen ist, kann ferner die Struktur des Arbeitskopfes 12 vereinfacht werden.
  • Ferner ist bei dieser sechsten Ausführungsform die Arbeitskopfeinheit 75 aus dem Arbeitskopf 12 und der Befestigung 76 des Arbeitskopfes gebildet, die trennbar und unabhängig voneinander sind. Daher werden ein Arbeitskopf 12 und die Arbeitskopfbefestigung 76 in Kombination miteinander entsprechend dem komplizierten und engen Arbeitszielbereich verwendet, d.h. entsprechend einer Gestalt, der Arbeitsposition und der Richtung des Arbeitszielbereichs.
  • Wie oben beschrieben werden gemäß der sechsten Ausführungsform der Arbeitskopf 12 und die Arbeitskopfbefestigung 76 in Kombination miteinander entsprechend der Gestalt, der Bearbeitungsposition und der Richtung des Arbeitszielbereiches verwendet, so dass es möglich ist, unmittelbar die Bearbeitung in Bezug auf den komplizierten und engen Arbeitszielbereich durchzuführen.
  • Siebte Ausführungsform
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitskopfbefestigung einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Eine Arbeitskopfbefestigung 95 dieser siebten Ausführungsform ist auf eine Weise konstruiert, dass der Arbeitskopf 12 von beiden Seiten zwischen den im Kern liegenden Strukturen gedrückt wird, d.h. zwischen der inneren Wand des Reaktordruckgefäßes und der Mantelwand, und der Arbeitskopf wird dann darin befestigt.
  • Gemäß der Darstellung in 9 ist die Arbeitskopfbefestigung 95 aus einem Kopfbefestigungselement 96, einem verlängerbaren Mechanismus zur Befestigung 98, einer Schiene 99 und einem Antriebsmechanismus 100 einer Arbeitskopfschienenbefestigung versehen. Insbesondere ist der Arbeitskopf 12 an dem Kopfbefestigungselement 96 angebracht, und der verlängerbare Mechanismus 98 befestigt den Arbeitskopf 12 durch Verlängern des Kopfbefestigungselements 96 und Drücken von Wandruckplatten 97a und 97b von beiden Seiten zwischen den im Kern liegenden Strukturen. Die Schiene 99 führt ein Verschieben des Arbeitskopfes 12 in einer horizontalen Richtung, und der Antriebsmechanismus 100 der Arbeitskopfschienenbefestigung wirkt als ein Verschiebemechanismus zum Verschieben des Arbeitskopfs 12 entlang der Schiene 99.
  • Ferner sind die Wandruckplatten 97a und 97b mit zwei Aufhängösen 101 jeweils versehen, und ein Hebezugsdraht 102 ist in diese Aufhängeösen 101 eingeführt und die Arbeitskopfbefestigung 95 wird somit heruntergehängt. Andererseits ist der Arbeitskopf 12 mit einem Führungsrohr 79 für die optische Faser versehen, das in eine Gestalt eines Balgs auf die gleiche Weise wie dasjenige der siebten Ausführungsform geformt ist.
  • Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Arbeitsweise dieser siebten Ausführungsform.
  • Die Arbeitskopfbefestigung 95, einschließlich des Arbeitskopfs 12, wird von einem Bereich über dem Reaktorpool in einem Zustand herunter gehängt, dass das optische Faserkabel 13 entfernt ist, und gelangt in die Nähe eines Arbeitszielbereichs. Dann wird die Arbeitskopfbefestigung 95 an der im Kern liegenden Struktur durch den verlängerbaren Mechanismus 98 befestigt und danach wird der Arbeitskopf 12 unter Verwendung der Schiene 99 durch den Antriebsmechanismus 100 der die Arbeitskopfschienenbefestigung verschoben, so dass er in einer Arbeitsposition positioniert wird. Nachdem die Positionierung abgeschlossen ist, wird das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angebracht und dann wird die Bearbeitung durchgeführt.
  • Bei der oben beschriebenen Vorgehensweise wird, selbst wenn der Arbeitskopf 12 in die Nähe des Arbeitszielbereichs bewegt wird und dann darauf befestigt und positioniert wird, die Bearbeitung ausgeführt, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen. Da der Arbeitskopf 12 und die Befestigung 95 des Arbeitskopfs eine einfache und kleine Größe haben, ist es darüber hinaus möglich, unmittelbar den Arbeitskopf 12 in den Arbeitszielbereich, der eine komplizierte und enge Gestalt hat, zu bewegen.
  • Wie oben beschrieben ist gemäß dieser siebten Ausführungsform die folgende Wirkung zusätzlich zur Wirkung der siebten Ausführungsform erzielbar. Insbesondere wird der Arbeitskopf durch Drücken von ihm von beiden Seiten zwischen den im Kern liegenden Strukturen durch den verlängerbaren Mechanismus 98 befestigt, und dann kann die Arbeitskopfbefestigung 95 sicher und direkt positioniert werden.
  • Achte Ausführungsform
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Arbeitskopfbefestigung einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß der Darstellung in 10 ist eine Arbeitskopfbefestigung 105 dieser achten Ausführungsform aus Sauggebläsen 106a und 106b gebildet, zwei Paaren von Führungswalzen 107a und 107b, und einem Führungswalzenantriebsmechanismus 108. Insbesondere werden die Sauggebläse 106a und 106b an ein Reaktordruckgefäß oder eine Mantelwand gesaugt, so dass sie den Arbeitskopf 12 befestigen, und zwei Paare der Führungswalzen 107a und 107b verschieben den Arbeitskopf 12 in einer horizontalen Richtung. Der Führungswalzenantriebsmechanismus 108 arbeitet als ein Antriebsmechanismus zum Drehen der Führungswalzen 107a und 107b.
  • Der Führungswalzenantriebsmechanismus 108 enthält einen Antriebsmotor und ein Antriebsverbindungsmittel, wie zum Beispiel einen Riemen, ein Zahnrad oder ähnliches. Wenn der Antriebsmotor angetrieben wird, wird eine antreibende Kraft an die Führungswalzen 107a und 107b über das erwähnte Antriebsverbindungsmittel übertragen, so dass diese Führungswalzen 107a und 107b gedreht werden.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Arbeitskopf 12 mit einem Schwenkmittel zum Hin- und Herschwenken der Sammellinse, einem Bewegungsmechanismus zum Bewegen der Sammellinse in einer X- und Y-Achsenrichtung und einem Laserstrahlführungsmittel, wie zum Beispiel einem Reflexionsspiegel oder ähnlichem, ähnlich wie bei der in 8 gezeigten Ausführungsform, versehen.
  • Als nächstes wird im Folgenden eine Arbeitsweise der achten Ausführungsform beschrieben.
  • Die Arbeitskopfbefestigung 105, die den Arbeitskopf 12 enthält, wird von einem Bereich über dem Reaktorpool in einem Zustand heruntergehängt, dass das optische Faserkabel 13 entfernt ist, und wird danach in die Nähe des Arbeitszielbereichs bewegt. Dann wird die Arbeitskopfbefestigung 105 an der im Kern liegenden Struktur durch Antreiben der Sauggebläse 106a und 106b befestigt und der Arbeitskopf 12 wird unter Verwendung der Schiene 99 durch den Führungswalzenantriebsmechanismus 108 und die Führungswalzen 107a und 107b verschoben, so dass er in einer Arbeitszielposition positioniert wird. Nachdem die Positionierung abgeschlossen ist, wird das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angebracht und dann wird die Bearbeitung durchgeführt.
  • Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise gemäß dieser achten Ausführungsform wird die Bearbeitung durchgeführt, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen, selbst wenn der Arbeitskopf 12 in die Nähe des Arbeitszielbereichs bewegt wird und dann darauf befestigt und positioniert wird. Da der Arbeitskopf 12 und die Arbeitskopfbefestigung 105 ferner eine einfache und kleine Größe haben, ist es möglich, unmittelbar den Arbeitskopf 12 in den Arbeitszielbereich zu bewegen, der eine komplizierte und enge Gestalt hat.
  • Neunte Ausführungsform
  • 11 ist eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, die eine Arbeitskopfbefestigung einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß der Darstellung in 11 ist eine Arbeitskopfbefestigung 110 dieser neunten Ausführungsform aus einem Manipulator 111 für eine Arbeitskopfbefestigung, einer Manipulatorbefestigung 115 des Wandschachttyps, einem weiterleitenden optischen Faserkabel 116 und einer Arbeitskopfverbindungsraste 117 gebildet. Insbesondere enthält der Manipulator 111 der Arbeitskopfbefestigung Fügebereiche 112 und 113 und einen vertikalen Antriebsmechanismus 114. Der Fügebereich 112 und 113 bewegt die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders in einer Rotationsrichtung und ihrer entgegengesetzten Richtung, so dass sie positioniert wird. Andererseits treibt der vertikale Antriebsmechanismus 114 vertikal die Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders an. Die Manipulatorbefestigung 115 des Wandschachttyps wirkt als ein Haftmechanismus zum Befestigen des Manipulators 111 der Arbeitskopfbefestigung an einer inneren Wand des Reaktordruckgefäßes oder einer Mantelwand. Das weiterleitende optische Faserkabel 116 ist zwischen die Fügebereiche des Manipulators 111 der Arbeitskopfbefestigung eingebracht und die Arbeitskopfverbindungsraste 117 wird dazu verwendet, den Arbeitskopf 12 mit den Fügebereichen 112 und 113 zu verbinden.
  • Das Folgende ist eine Beschreibung einer Arbeitsweise dieser neunten Ausführungsform.
  • Die Arbeitskopfbefestigung 110, die den Arbeitskopf 12 enthält, wird von einem Bereich über dem Reaktorpool in einem Zustand heruntergehängt, dass das optische Faserkabel 13 entfernt ist, und wird danach in die Nähe des Arbeitszielbereichs bewegt. Dann wird die Arbeitskopfbefestigung 110 an der im Kern liegenden Struktur durch die Manipulatorbefestigung 115 befestigt, und danach wird der Arbeitskopf 12 durch den Manipulator 111 der Arbeitskopfbefestigung bewegt, so dass er an der Arbeitszielposition positioniert wird. Nachdem die Positionierung abgeschlossen ist, wird das optische Faserkabel 13 an dem Arbeitskopf 12 angebracht und dann wird die Bearbeitung durchgeführt.
  • Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise gemäß dieser neunten Ausführungsform wird, selbst wenn der Arbeitskopf 12 in die Nähe des Arbeitszielbereichs bewegt wird und darauf befestigt und positioniert wird, die Bearbeitung ausgeführt, ohne das optische Faserkabel 13 zu brechen. Da der Arbeitskopf 12 und die Arbeitskopfbefestigung 110 eine einfach und kleine Größe haben, ist es möglich, unmittelbar den Arbeitskopf 12 in den Arbeitszielbereich zu bewegen, der eine komplizierte und enge Gestalt hat.
  • Zehnte Ausführungsform
  • 12 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Bearbeitungsverfahren an einem Schweißbereich eines Steigmetallarms unter Verwendung eines Manipulatorsystems bei einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Gemäß der Darstellung in 12 ist ein oberer Bereich einer Reaktorgitterplatte mit einer Arbeitseinheitsbefestigung 120 einer Drehführung, die in eine durch einen Pfeil C bezeichnete Richtung bewegbar ist, versehen. An der Arbeitseinheitsbefestigung 120 ist eine Arbeitseinheit 121 angebracht, die eine Bearbeitungseinrichtung vom Manipulatortyp ist. An der Arbeitseinheit 121 ist ein Arbeitskopf 12 an ihrem unteren Ende angebracht. Der Arbeitskopf 12 ist auf dem gleichen Niveau bezüglich der Höhe wie demjenigen des Steigmetallarms 6 positioniert.
  • Die Arbeitseinheit 121 ist im Allgemeinen aus einer Grundplatte 122, die auf der Arbeitseinheitsbefestigung 120 positioniert ist, einem sich erhebenden Schaft 123, einem Dreharm 124, der an dem unteren Ende des sich erhebenden Schafts 123 angebracht ist, einem sich drehenden Mast 125, der am distalen Ende des Dreharms 124 angebracht ist, und einem Arbeitskopf 12 gebildet. Insbesondere ist der sich erhebende Schaft 123 am Zentrum der unteren Oberfläche der Grundplatte 122 derart angebracht, dass er sich vertikal und nach unten erstreckt. Der Arbeitskopf 12 ist am distalen Ende des Drehmasts 125 angebracht. Diese Elemente der Arbeitseinheit 12 sind mechanisch verbunden und haben einen konstanten Bewegungsbereich.
  • Die Grundplatte 122 ist mit einem Antriebsmotor 126, einem Leistungsübertragungsmechanismus 127 und einem Hebemechanismus 129 versehen. Insbesondere enthält der Leistungsübertragungsmechanismus 127 eine Riemenscheibe und einen mit dem Antriebsmotor 126 verbundenen Riemen, und der Hebemechanismus 129 enthält eine Kugelgewindespindel 128, die mit dem Leistungsübertragungsmechanismus 127 verbunden ist. Der Hebemechanismus 129 treibt Mechanismen nach der Position des Dreharms 124, der am unteren Bereich des sich erhebenden Schafts 123 angebracht ist, in einer durch einen Pfeil D gezeigten vertikalen Richtung an.
  • Ferner befindet sich ein Antriebsmotor 130 in der Umgebung des sich erhebenden Schafts 123 in dem Dreharm 124. Ein Antriebsriemen 131 ist zwischen einer Riemenscheibe des Antriebsmotors 130 und einer am äußeren Umfang des sich erhebenden Schafts 123 geformten Nut gespannt, und wenn der Antriebsmotor 130 betrieben wird, kann der Dreharm 124 in einer durch einen Pfeil E gezeigten Richtung gedreht werden.
  • Ferner ist ein Antriebsriemen 134 zwischen einer Drehwelle eines Antriebsmotors 132, der sich in der Umgebung des distalen Endes des Dreharms 124 befindet, und der an einer ersten Fügestelle 133, die ein Drehlager enthält, festgelegten Riemenscheibe gespannt. Wenn der Antriebsmotor 132 betrieben wird, können Mechanismen nach der Position des Arbeitsmasts 125 in einer durch einen Pfeil F gezeigten Richtung gedreht werden. Die erste Fügestelle 133 und der Drehmast 125 sind durch eine zweite Fügestelle 135, die ein Drehlager enthält, verbunden, und entsprechend ist es möglich, eine Neigung des Arbeitskopfes 12 aufgrund eines Montagefehlers der Arbeitseinheit 121 oder ähnlichem zu kompensieren.
  • 13A ist eine Draufsicht von oben, die einen Arbeitsbereich des Steigmetallarms zeigt, 13B ist eine Seitenansicht davon und 13C ist eine Draufsicht, die eine Richtung des Arbeitskopfes an dem Bearbeitungsbereich des Steigmetallarms zeigt.
  • Wie es in 13A und 13B gezeigt ist, ist die Steigleitung 5 mit zwei vertikal angeordneten Schweißfügebereichen versehen, die durch Referenzziffern 141 und 142 bezeichnet sind. Ferner gibt es bei dem Steigmetallarm 6 die folgenden Schweißfügebereiche. Das bedeutet, die Schweißfügebereiche enthalten einen vorderen und hinteren Bereich eines oberen Arms 144 und einen vorderen und hinteren Bereich eines unteren Arms 145 auf der Seite des Mantels 2, und einen vorderen und hinteren Bereich eines oberen Arms 147 und einen vorderen und hinteren Bereich eines unteren Arms 148 auf der Seite des Reaktordruckgefäßes 1. Schweißfügebereiche der gleichen Anzahl wie die derjenigen, die oben beschrieben sind, sind auf dem Steigmetallarm 6 der gegenüberliegenden Seite (gegenüberliegend in der Anordnung zu dem oben beschriebenen) vorhanden.
  • Daher besteht eine Notwendigkeit des Veränderns einer Richtung des Bearbeitungskopfes im Bezug auf den Schweißbearbeitungsbereich, und 13A zeigt diese Richtung des Bearbeitungskopfes 12. Die Richtung des Bearbeitungskopfes 12 muss auf eine Position „a" in Bezug auf einen Schweißfügebereich mit der Steigleitung 5 verändert werden, und auf eine Position „b" in Bezug auf einen Schweißfügebereich des Arms auf der Mantelseite. Ferner muss die Richtung des Arbeitskopfes 12 in eine Position „c" in Bezug auf einen Schweißfügebereich des Arms auf der Seite des Reaktordruckgefäßes verändert werden.
  • Ferner muss, wie es in 13B gezeigt ist, die Höhe des Arbeitskopfes 12 auf eine Position „d" in Bezug auf den oberen Schweißfügebereich mit der Steigleitung 5 verändert werden und auf eine Position „e" in Bezug auf den unteren Schweißfügebereich verändert werden. Zusätzlich muss ein Emissionswinkel eines Laserstrahls auf die Richtung nach oben und nach unten verändert werden. Die Höhe des Arbeitskopfes 12 muss auf Positionen „f", „h" und „g" im Bezug auf den Schweißfügebereich des Steigmetallarms 6 in der oberen und unteren Oberfläche des oberen Arms verändert werden. Ein Emissionswinkel des Laserstrahls muss auf die Richtung nach oben und nach unten verändert werden. Somit muss die Richtung des Arbeitskopfes 12 entsprechend den Positionen wie oben beschrieben verändert werden.
  • Um eine Bearbeitung in Bezug auf den gegenseitigen (der gegenüberliegenden Seite) Arbeitsbereich durchzuführen, wird der Arbeitskopf 12 in einen Spalt zwischen dem Mantel 2 und der Steigleitung 5 geführt und danach wird die Richtung des Arbeitskopfes 12 um einen Winkel von etwa 180° umgekehrt.
  • In diesem Fall wird der Arbeitskopf 12 in jeder der Positionen „a", „b" und „c", die in 13A gezeigt sind, gemäß dem Drehvorgang durch den Antriebsmotor 130 und den Drehvorgang durch den Antriebsmotor 132 positioniert.
  • Ferner wird der Arbeitskopf 12 an jeder der Positionen „d", „e", „f", „g" und „h", die in 13B gezeigt sind, entsprechend dem Hebevorgang durch den Antriebsmotor 126 positioniert und somit wird der Arbeitskopf 12 vertikal bewegt und positioniert.
  • Um den Arbeitskopf 12 zum Arbeitsbereich der Gegenseite zu bewegen, wird, wie es in 13C gezeigt ist, der Antriebsmotor 132 betrieben, so dass der Arbeitskopf 12 parallel zum Mantel 2 wird. Danach wird der Antriebsmotor 130 angetrieben, so dass der Dreharm 124 gedreht wird, so dass der Arbeitskopf 12 in die Nähe der Seite des Mantels zusammen mit dem Drehmast 125 bewegt wird.
  • Zusätzlich wird, wenn eine Dreheinheit, die nicht dargestellt ist, gedreht wird und dann durch die Steigleitung geführt wird, jeder Schaft der Arbeitseinheit 121 wiederum angetrieben, so dass der Arbeitskopf 12 positioniert wird.
  • Wie oben beschrieben ist es gemäß dieser zehnten Ausführungsform möglich, den Arbeitskopf 12 an den Arbeitszielbereich durch die Manipulatorpositioniersteuerung durch das Fernsteuerungsmittel zu positionieren.
  • Elfte Ausführungsform
  • 14 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Arbeitskopf einer Vorrichtung zur Instandhaltung und Reparatur unter Wasser gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei dieser elften Ausführungsform ist der Arbeitskopf, der bei der zehnten Ausführungsform verwendet wird, als ein Beispiel gezeigt.
  • Gemäß der Darstellung in 14 ist der Arbeitskopf 12 mit einem Fügebereich 22 zum Empfangen eines Laserstrahls an seinem oberen Bereich versehen und ist auch mit einer Drehbasis 150 an seinem zentralen Bereich versehen. An der Drehbasis 150 ist eine Düsenanbringbasis 152 über ein Lager 151 angebracht. Die Düsenanbringbasis 152 ist mit einem Reflexionsspiegel 153, einer verlängerbaren Düse 154 und einer Mutter 155, die mit einem Schraubengewinde in Eingriff bringbar ist, das an der äußeren Umfangseite der verlängerbaren Düse 154 geformt ist, an ihrer einen Seite versehen. Der äußere Umfang der Mutter 155 ist an der Düsenanbringbasis 152 über ein Lager 156 angebracht.
  • Ferner ist eine Seite der Mutter 155 mit einer Riemenscheibe 157 zusammengefügt, und ein Riemen 159 ist zwischen der Riemenscheibe 157 und einer Riemenscheibe 158, die an einer Drehwelle eines Antriebsmotors, der nicht gezeigt ist, montiert ist, der in der Düsenanbringbasis 152 eingebaut ist, gespannt. Somit wird die Leistung an die Riemenscheibe 157 über den Riemen 159 von der Riemenscheibe 158 übertragen.
  • Ferner ist der spiegelseitige Endbereich der verlängerbaren Düse 154 mit einem Führungskeil 160 versehen. Der Führungskeil 160 ist in eine Führungsnut 161 eingesetzt, die an der Düsenanbringbasis 152 gebildet ist, so dass er die verlängerbare Düse 154 auf eine nicht drehbare Weise führt. Eine Sammellinse ist in die expandierbare Düse 154 eingebaut.
  • Daher wird der Antriebsmotor, der in die Düsenanbringbasis 152 eingebaut ist, angetrieben und die Leistung wird an die Riemenscheibe 157 über den Riemen 159 von der Riemenscheibe 158 übertragen. Somit kann die Riemenscheibe 157 gedreht werden. Entsprechend einer solchen Struktur wird die verlängerbare Düse 154 verlängerbar, da die Mutter 155 drehbar wird.
  • Andererseits hat die Drehbasis 150 einen eingebauten Antriebsmotor (nicht dargestellt) in ihrem innen liegenden zentralen Bereich. Ein Riemen 165 ist zwischen einer Riemenscheibe 163, die an der Drehwelle der Düsenanbringbasis, die auf dem oberen Bereich der Drehbasis 150 angeordnet ist, befestigt ist, und eine Riemenscheibe 164 des vorher erwähnten Antriebsmotors gespannt, und die Leistung wird an die Riemenscheibe 163 über den Riemen 165 von der Riemenscheibe 164 übertragen.
  • Wenn der in die Drehbasis 150 eingebaute Antriebsmotor angetrieben wird, wird daher die Leistung an die Riemenscheibe 162 über den Riemen 165 von der Riemenscheibe 164 übertragen, und dann wird die Düsenanbringbasis 152 in einem durch einen Pfeil G gezeigten Bereich schwingbar. Entsprechend dieser Anordnung ist es möglich, einen Winkel der verlängerbaren Düse 154 zu verändern.
  • Ferner ist die Drehbasis 150 mit einer Spindelmutter 166 an ihrem unteren Bereich versehen. Die Spindelmutter 166 ist mit einer Kugelgewindespindel 167 in Eingriff und an einer horizontalen (Quer-) Basis 168 befestigt. Die horizontale Basis 168 hat einen eingebauten Antriebsmotor. Ein Riemen 171 ist zwischen einer Riemenscheibe 169, die an dem Endbereich der Kugelgewindespindel 167 befestigt ist, die auf dem oberen Bereich der Basis angeordnet ist, und einer Riemenscheibe 170, die an Drehwelle des vorher erwähnten Antriebsmotors befestigt ist, gespannt, und dann wird die Leistung an die Riemenscheibe 169 über den Riemen 171 von der Riemenscheibe 170 übertragen.
  • Entsprechend wird, wenn der Antriebsmotor, der in der horizontalen Basis 168 eingebaut ist, angetrieben wird, die Leistung an die Riemenscheibe 169 durch den Riemen 171 von der Riemenscheibe 170 übertragen, so dass die Drehbasis 150 eine durch den Pfeil H bezeichnete Querbewegung machen kann.
  • Ferner ist eine Spindelmutter 172 an dem Seitenbereich der horizontalen Basis 150 befestigt. Die Spindelmutter 172 ist in Eingriff mit einer Kugelgewindespindel 173, die an einer sich erhebenden Basis 174 befestigt ist. Die sich erhebende Basis 174 ist einstückig mit einer sich erhebenden Basis 175 geformt, die einen eingebauten Antriebsmotor hat.
  • Ein Riemen 178 ist zwischen einer Riemenscheibe 176, die an dem oberen Endbereich der Kugelgewindespindel 173 befestigt ist, und einer Riemenscheibe 177, die an der Drehwelle des Antriebsmotors, der in der sich erhebenden Basis 175 eingebaut ist, gespannt, und die Leistung wird dann an die Riemenscheibe 176 über den Riemen 178 von der Riemenscheibe 177 übertragen.
  • Wenn der in der sich erhebenden Basis 175 eingebaute Antriebsmotor angetrieben wird, wird die Leistung an die Riemenscheibe 176 durch den Riemen 178 von der Riemenscheibe 177 übertragen, so dass die sich erhebende Basis 174 einen durch einen Pfeil I gezeigten Hebevorgang ausführen kann.
  • Ferner ist der obere Bereich der sich erhebenden Basis 174 mit dem Drehmast 175 verbunden und auch mit dem Fügebereich 22 zum Empfangen eines Laserstrahls.
  • Der von dem Fügebereich 22 empfangene Laserstrahl wird durch ein optisches Faserkabel 179 geführt und an einen Reflexionsspiegel 181 eines Spiegelgehäuses 180 geführt, das auf dem oberen Bereich der sich erhebenden Basis 174 angeordnet ist. Dann wird ein optischer Pfad in seiner Richtung unter einem rechten Winkel durch Reflexionsspiegel 181 verändert und wieder unter rechten Winkel durch den Reflexionsspiegel 153 umgelenkt. Danach gelangt der optische Pfad zur Bearbeitungsoberfläche durch die Sammellinse 162.
  • Anschließend ist das Nachfolgende eine Beschreibung einer Arbeitsweise des Arbeitskopfs dieser elften Ausführungsform.
  • In jeder der Positionen „d", „e", „f", „g" und „h" des Arbeitskopfs aus 13B wird der Düsenwinkel durch den in die Drehbasis 150 eingebauten Antriebsmotor justiert. Dabei ist ein relativer Abstand zwischen dem Arbeitszielbereich und der verlängerbaren Düse 154 variabel, und aus diesem Grund wird der Antriebsmotor, der in die Düsenanbringbasis 152 eingebaut ist, angetrieben, und somit wird ein Abstand der Sammellinse 162 verändert, so dass der Laserstrahl in die Arbeitsoberfläche konvergiert wird. In dieser Ausführungsform ist die Veränderung des optischen Wegs des Laserstrahls durch das Symbol J in 14 bezeichnet.
  • Ferner ist ein Bearbeitungsbereich pro Sendung durch den horizontalen Betrieb durch den in die horizontale Basis 168 eingebauten Antriebsmotor und den Hebevorgang durch den in die sich erhebende Basis 175 eingebauten Antriebsmotor festgelegt.
  • Zwölfte Ausführungsform
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Stöpsel eines optischen Faserverbinders einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Gemäß der Darstellung in 15 ist ein Stöpsel 15a des optischen Faserverbinders dieser zwölften Ausführungsform aus einem optischen Faserkabel 13, einem ersten optischen Fasergehäuse 185, einem zweiten optischen Fasergehäuse 186 und einem zweiten optischen Fasergehäuse 187 gebildet. Insbesondere ist das erste optische Fasergehäuse 185 an dem äußeren Umfang des distalen Endes des optischen Faserkabels 13 befestigt, und das zweite optische Fasergehäuse 187 ist in dem zweiten optischen Fasergehäuse 186 befestigt.
  • Das optische Faserkabel 13 und das zweite optische Fasergehäuse 186 sind so angeordnet, dass sie mechanisch und dicht anliegend gegeneinander stoßen, und eine Grenze dazwischen ist Wasser 188. Das erste optische Fasergehäuse 185 und das zweite optische Fasergehäuse 186 des Stöpsels 15a des optischen Faserverbinders haben eine passende Struktur und bilden einen Drehstöpsel. Ferner haben diese Gehäuse eine Struktur, welche in einer Umfangsrichtung gedreht werden kann, wenngleich sie festgelegt sind, so dass sie in der Axialrichtung nicht zu bewegen sind.
  • Daher werden in einem Zustand, in dem der Stöpsel 15a des optischen Faserverbinders an der Aufnahme 16 des optischen Faserverbinders des Arbeitskopfes 12 angefügt und befestigt ist, die optische Faser 13 und das erste optische Fasergehäuse 185 relativ in einer Richtung des Verringerns der erzeugten Verwindungsbewegung gedreht, wenn eine Verwindungsbewegung in dem optischen Faserkabel 13 erzeugt wird.
  • Wie oben beschrieben wird gemäß dieser zwölften Ausführungsform, selbst wenn eine Positionsveränderung des Arbeitskopfes 12 erzeugt wird, eine auf das optische Faserkabel 13 aufgebrachte Verwindung verringert. Daher ist es möglich, ein Brechen des optischen Faserkabels 13 zu verhindern.
  • Wie aus der oben stehenden Beschreibung offensichtlich ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, unabhängig den Arbeitskopf, das Kabel oder den Schlauch, der mit dem Arbeitskopf verbunden ist, und das optische Faserkabel zu handhaben. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Zuverlässigkeit der Arbeitsweise zu verbessern und in großem Maß die Bearbeitungszeit zum Anbringen des Arbeitskopfs an der Arbeitsposition zu verringern, ehe die Bearbeitung durchgeführt wird.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung auf die Unterwasserbearbeitung in dem Reaktor bei der beschriebenen Ausführungsform begrenzt ist, ist sie auf allgemeine Unterwasserarbeiten anwendbar. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Behälter, wie zum Beispiel einen Speicherbehälter, wie zum Beispiel einen Trinkwasserbehälter für die Industrie- und Heimanwendung und einen Feuerschutzwasserbehälter, einen Abwasser- oder Regenwassertank, einen Tank einer kommunalen Abwasserbehandlungsanlage und einen Speicher- und Verarbeitungstank für Getränke, wie zum Beispiel Sake und Fruchtsaft, für chemische Substanzen, wie zum Beispiel Öl und Medizin, angewendet werden.
  • Ferner ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf die Reparatur von Schiffen und Unterwassereinrichtungen im Ozean. Insbesondere ist es möglich, Wartung und Reparatur in Bezug auf das gesamte System, einschließlich einem Behälter, während der Bewegung und der Fahrt durchzuführen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einer Oberflächenmodifikation, eine Oberflächenbearbeitung und eine Dekontaminierung in Bezug auf eine Unterwasserumgebung und einen komplizierten und engen Bearbeitungszielbereich in einem Behälter oder ähnlichem durchzuführen, ohne ein optisches Faserkabel einer Vorrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser zu beschädigen. Selbst wenn das System sich bewegt, ist es ferner möglich, eine Instandhaltung und Reparaturarbeit während der Bewegung zu erreichen.

Claims (13)

  1. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser, enthaltend: einen Laseroszillator (10) zum Erzeugen eines Laserstrahls; einen Arbeitskopf (12), der beweglich an einem Bereich in einer Umgebung eines Bearbeitungszielbereichs, der sich unter Wasser befindet, anbringbar ist, und dazu angepasst ist, mit dem Laserstrahl den Bearbeitungszielbereich abzutasten; und ein optisches Faserkabel (13), das den Arbeitskopf (12) mit dem Laseroszillator optisch verbindet; wobei der Arbeitskopf (12) den Laserstrahl auf eine Oberfläche des Bearbeitungszielbereichs strahlt, so dass eine Oberflächenmodifikation, eine Oberflächenbearbeitung und eine Dekontaminierung erzielt werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter ein Fernsteuerungsbetätigungsmittel und einen Fügemechanismus (14, 50) enthält, der an einem verbindenden Bereich zwischen dem optischen Faserkabel (13) und dem Arbeitskopf (12) angeordnet ist und vorgesehen ist, dass diese über das Fernsteuerungsbetätigungsmittel für eine ferngesteuerte Betätigung des Fügemechanismus von der Außenseite der Unterwasserumgebung her trennbar und schließbar sind.
  2. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei der Fügemechanismus aus einem Elektromagnet (19a, 19b), der an dem Arbeitskopf (12) angebracht ist, oder einem ferromagnetischen Körper, und aus einem ferromagnetischen Körper, der eine magnetische Eigenschaft umgekehrt zu derjenigen des Arbeitskopfes, der an dem distalen Ende des optischen Faserkabels (13) angebracht ist, oder einem Elektromagnet aufgebaut ist.
  3. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei der Fügemechanismus (14) aus einer entfernbaren Einheit (21), die mit einem optischen Faserkabel zusammengefügt ist, und einer Fügeeinheit (22), die auf der Seite des Arbeitskopfes angeordnet ist, gebildet ist, die voneinander trennbar sind, und wobei die Fügeeinheit mit einem lösbaren Mechanismus versehen ist, der mit der entfernbaren Einheit zusammengefügt ist.
  4. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 3, wobei die entfernbare Einheit (21) einen ausdehnbaren und schrumpfbaren Schwimmer (29) aufweist, der in einem Schutzbehälter (24) aufgenommen ist, und Luft an den Schwimmer über einen Luftschlauch (30) derart zugeführt wird, dass der Schwimmer anschwillt, und eine Auftriebskraft in dem Schwimmer derart erzeugt wird, dass die entfernbare Einheit wiedererlangt werden kann.
  5. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei der Fügemechanismus (50) eine Aufnahme (16) für einen optischen Faserverbinder enthält, die an dem Arbeitskopf (12) angebracht ist, einen optischen Faserverbinder (15), der an dem optischen Faserkabel (13) angebracht ist, und einen Saugmechanismus (52, 53) zum Ansaugen des optischen Faserverbinders und der Aufnahme für den optischen Faserverbinder, so dass sie miteinander zusammengefügt werden.
  6. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei ein Ende eines Führungsdrahts (61) mit dem distalen Ende des optischen Faserkabels (13) verbunden ist, und ein anderes Ende des Führungsdrahts (61) mit einer Wickelmaschine (63) für den Führungsdraht, die sich über einem Reaktorbecken befindet, über einen Fügemechanismus, der an dem Arbeitskopf (12) angebracht ist, verbunden ist, und das optische Faserkabel mit dem Arbeitskopf durch Aufwickeln des Führungsdrahts durch die Wickelmaschine für den Führungsdraht verbunden und gelöst wird.
  7. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei ein Führungsmechanismus (71) für optische Fasern sich in einem Reaktor befindet, der Führungsmechanismus für optische Fasern einen zylindrischen Balg (73), der das optische Faserkabel durchlässt, so dass das optische Faserkabel (13) an einen Fügemechanismus zugeführt wird, und einen Manipulator (72) enthält, der an einer seiner Seiten mit dem Balg verbunden ist.
  8. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei der Arbeitskopf (12), der das optische Faserkabel (13) unter Verwendung eines Fügemechanismus zusammenfügt und eine Bearbeitung durchführt, während er den Bearbeitungszielbereich abtastet, an einer Arbeitskopfbefestigung (76, 110) angebracht ist, wobei die Arbeits kopfbefestigung einen Befestigungsmechanismus (90) zum Befestigen des Arbeitskopfes an einer im Kern liegenden Struktur und einen Schlittenmechanismus (91, 92), der horizontal und in Längsrichtung zusammen mit dem Arbeitskopf gleitet, enthält.
  9. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 8, wobei die Befestigung für den Arbeitskopf weiter einen ausdehnbaren Mechanismus (98) zur Befestigung enthält, der zwischen den im Kern liegenden Strukturen gedrückt und befestigt ist, und einen Schlittenmechanismus (99) zum Verschieben und Positionieren des Arbeitskopfes (12).
  10. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 8, wobei die Befestigung (110) für den Arbeitskopf weiter ein Sauggebläse (106a, 106b) enthält, das an der im Kern liegenden Struktur zu befestigen ist, und einen Antriebsmechanismus zum Bewegen und Positionieren des Arbeitskopfes (12).
  11. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 8, wobei die Befestigung (110) für den Arbeitskopf weiter einen Saugmechanismus enthält, der an eine im Kern liegenden Struktur anzusaugen ist, einen Manipulator (111), der mit dem Arbeitskopf vorgesehen ist und in seiner Ausrichtung und Position variabel ist, und ein optisches Faserkabel zur Weiterleitung (116), das zwischen internen Fügestellen des Manipulators liegt.
  12. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei eine Bearbeitungseinheit (121), die eine Struktur eines Manipulators aufweist, an einem sich drehenden Gleis angebracht ist, das in einer Umfangsrichtung eines Reaktors beweglich ist, und der Arbeitskopf (12) an dem distalen Ende der Bearbeitungseinheit (121) angebracht ist und zum Bearbeitungszielbereich entsprechend einer Positionssteuerung durch Fernsteuerung positioniert wird.
  13. Einrichtung zur Instandhaltung und zur Reparatur unter Wasser nach Anspruch 1, wobei ein zweites optisches Faserkabel am distalen Endbereich des optischen Faserkabels angeordnet ist, so dass das optische Faserkabel und das zweite optische Faserkabel relativ über einen Drehstöpsel (15a) drehbar sind.
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