JP2003156593A - 放射性長尺物の水中レーザ切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放射性長尺物を高速水中レーザ切断させて切断
効率を向上させるとともに、切断開口部を小さくして切
断粉量を減少させ、周囲への水質汚損を防止させたもの
である。 【解決手段】放射性長尺物１２の水中レーザ切断装置１
０は、水中支持の放射性長尺物１２にレーザ光を照射す
る切断用レーザユニット１９と、レーザ切断時に発生す
る切断粉等を回収する回収装置２０と、水中レーザ切断
をアシストするアシストガス供給装置２１と、切断用レ
ーザユニット１９を移動自在に支持するＸＹテーブルま
たは走行テーブルと、これらのテーブルを昇降させる昇
降機構１８と、放射性長尺物を起立状態に支持する放射
性長尺物支持装置１６と、この支持装置１６を設置する
本体ベースプレート１５と、各装置および機構等を運転
制御する制御装置５３とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電所等か
ら発生する放射性固体廃棄物の水中切断装置に係り、特
に、使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の
放射性長尺物を水中にてレーザ切断する放射性長尺物の
水中レーザ切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉の炉心機器である使用済制御棒
（以下、ＣＲという。）や使用済燃料チャンネルボック
ス（以下、ＦＣＢという。）等の高放射性固体廃棄物
は、これまで原子力発電所の使用済燃料貯蔵プールある
いは高放射性固体廃棄物貯蔵プールに原形のまま貯蔵さ
れている。

【０００３】しかし、ＣＲは横断面十字形を有し、その
下部にスピードリミッタが設けられて円型に構成されて
おり、また、ＦＣＢは矩形断面の長尺角筒状ボックス形
状であるため、貯蔵プールに貯蔵する際、貯蔵密度が小
さく、貯蔵スペースが大きくなるという問題があった。

【０００４】このため、ＣＲやＦＣＢ等の放射性長尺物
を貯蔵処理し易い平板状に切断することで貯蔵密度を大
きくし、貯蔵効率を向上させることが要求されており、
この要求に応えるものとして、ＦＣＢの切断装置が既に
開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＦＣＢの切断装
置は、パンチングあるいはロータリカッタによる剪断等
の機械的切断によるものであり、ＦＣＢの切断に時間を
要していた。しかも、このＦＣＢの切断装置は、ＦＣＢ
の切断のみに適用され、他の放射性長尺物であるＣＲの
切断に適用できないという欠点があった。

【０００６】また、ＦＣＢの切断装置として噴射砥粒に
よる切断やプラズマによる切断も考慮されているが、噴
射砥粒やプラズマによる切断は切断速度が遅く、かつ切
断開口幅が広くなり、しかも、切断時に周囲の水質を汚
すという問題があった。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなれさ
れたもので、放射性長尺物を高速切断させて切断効率を
向上させるとともに周囲の水質を切断時に汚すことなく
水質維持ができる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を
提供する。

【０００８】本発明の他の目的は、同一設備で使用済制
御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物
を高速切断処理でき、かつ切断開口幅を狭くして切断粉
量を減少させ、切断粉および二次生成物の放射性物質を
回収し、切断時に周囲の水質を汚すことなく水質維持が
図れる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を提供するに
ある。

【０００９】本発明の別の目的は、使用済制御棒や使用
済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を貯蔵処理
し易い形状、例えば平板状に切断して貯蔵スペースを減
少可能とし、貯蔵効率を向上させた水中レーザ切断装置
を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射性長尺
物の水中レーザ切断装置は、上述した課題を解決するた
めに、請求項１に記載したように、使用済燃料チャンネ
ルボックス、使用済制御棒等の放射性長尺物を被切断物
として水中でレーザ切断する水中レーザ切断装置におい
て、レーザ発振器で発振されたレーザ光を被切断物の放
射性長尺物に照射する切断用レーザユニットと、レーザ
光照射による放射性長尺物の切断時に発生する切断粉お
よび二次生成物中に含まれる放射性物質を回収する回収
装置と、レーザ光照射による切断時に放射性長尺物に向
けてアシストガスを供給するガス供給装置と、前記切断
用レーザユニットをＸＹ方向に移動自在に支持するＸＹ
テーブルまたはＹ方向に移動自在に支持する走行テーブ
ルと、上記ＸＹテーブルまたは走行テーブルを昇降させ
る昇降機構と、前記放射性長尺物を拘束し、支持する放
射性長尺物支持装置と、この放射性長尺物支持装置を貯
蔵プール内に据え付ける本体ベースプレートと、前記切
断用レーザユニット、回収装置、ガス供給装置、ＸＹテ
ーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射性長尺
物支持装置を運転制御する制御装置とを備えたものであ
る。

【００１１】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求
項２に記載したように、前記放射性長尺物支持装置は、
使用済燃料チャンネルボックスを拘束し、支持する燃料
チャンネルボックス支持装置と、使用済制御棒を拘束
し、支持する制御棒支持装置とから構成され、上記両支
持装置は貯蔵プールに据え付けられた本体ベースプレー
トに遠隔操作で各々単独に着脱自在に取り付け得る取付
構造を有したものであり、さらに、請求項３に記載した
ように、前記切断用レーザユニットは、レーザ発振器か
らのレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射するレー
ザヘッドを備え、このレーザヘッドと上記放射性長尺物
との距離を測定する距離測定機構を設けたものである。

【００１２】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請
求項４に記載したように、前記切断用レーザユニットに
は切断状態監視機構が設けられ、この切断状態監視機構
で上記切断用レーザユニットによる切断状態を監視する
ように構成したものであり、また、請求項５に記載した
ように、前記制御棒支持装置には制御棒を支持する受台
に荷重検知機構が設けられ、この荷重検知機構でスピー
ドリミッタの切断分離を検出するようにしたものであ
る。

【００１３】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置
は、請求項６に記載したように、前記回収装置は、使用
済制御棒の切断粉を回収可能に構成され、使用済制御棒
の切断位置に合せて切断粉の吸収回収位置を制御可能に
構成したものであり、さらに、請求項７に記載したよう
に、前記回収装置は、使用済燃料チャンネルボックスの
切断粉を回収可能に構成され、使用済燃料チャンネルボ
ックス切断時に使用済燃料チャンネルボックス内を吸引
回収する構成としたものである。

【００１４】またさらに、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置
は、請求項８に記載したように、前記放射性長尺物支持
装置は、使用済燃料チャンネルボックスを起立状態で支
持する燃料チャンネルボックス支持装置と使用済制御棒
を起立状態で支持する制御棒支持装置とを有し、使用済
燃料チャンネルボックスと使用済制御棒の双方を切断用
レーザユニットでそれぞれレーザ切断可能に構成したも
のであり、また、請求項９に記載したように、前記制御
装置は、ＸＹテーブルまたは走行テーブル、昇降機構お
よび放射性長尺物支持装置を運転制御し、切断用レーザ
ユニットのレーザヘッドと被切断物の放射性長尺物の隙
間をコントロール可能に構成したものである。

【００１５】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請
求項１０に記載したように、前記燃料チャンネルボック
ス支持装置は被切断物の使用済燃料チャンネルボックス
を起立状態で貯蔵プール内に支持する一方、起立状態に
支持された角筒状使用済燃料チャンネルボックスの対角
線上コーナ部に対をなす切断用レーザユニットを外側か
ら臨ませ、使用済燃料チャンネルボックスの対角線上コ
ーナ部を２箇所同時切断可能に構成したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る放射性長尺物の水中
レーザ切断装置の実施の形態について添付図面を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る放射性長尺物の水中
レーザ切断装置全体を示すシステム構成図であり、図２
は図１に示された水中レーザ切断装置を示す斜視図であ
る。

【００１８】放射性長尺物の水中レーザ光切断装置は全
体を符号１０で示す。この水中レーザ切断装置１０は、
原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射
性固体廃棄物貯蔵プール等の貯蔵プール１１の限られた
スペースに据え付けられる。水中レーザ切断装置１０
は、水を張った貯蔵プール１１内で横断面十字状の使用
済制御棒（以下、ＣＲという。）や横断面矩形をなす角
筒状の使用済燃料チャンネルボックス（以下、ＦＣＢと
いう。）の放射性長尺物１２をレーザ光により切断処理
する装置である。

【００１９】水中レーザ切断装置１０は、貯蔵プール１
１内の所要スペースに据え付けられ、固定された本体ベ
ースプレート１５と、この本体ベースプレート１５に立
設された放射性長尺物支持装置１６と、この放射性長尺
物支持装置１６に拘束され、保持されるＣＲやＦＣＢ等
の放射性長尺物１２と、上記放射性長尺物支持装置１６
に昇降自在に設けられた昇降テーブル１７と、この昇降
テーブル１７を放射性長尺物１２の長手方向に昇降させ
る昇降機構１８と、上記昇降テーブル１７上に二次元移
動可能に支持された切断用レーザユニット１９と、この
切断用レーザユニット１９から照射されるレーザ光によ
り放射性長尺物１２を切断し、この切断粉および二次元
生成物中に含まれる放射性物質を回収する回収装置２０
と、放射性長尺物１２のレーザ光による切断時にアシス
トガスを供給するアシストガス供給装置２１とを有す
る。

【００２０】前記切断用レーザユニット１９は、レーザ
光を発振させるレーザ発振器２５と、このレーザ発振器
２５から発振されたレーザ光を伝送するファイバケーブ
ル２６と、このファイバケーブル２６内を伝送されたレ
ーザ光を放射性長尺物１２に向けて照射させる走査光学
系２７とを有する。切断用レーザユニット１９のレーザ
発振器２５は、例えば、原子炉建屋の屋外側設置の別建
屋内に設けられるのが一般的であるが、原子炉建屋内に
設置してもよい。

【００２１】また、回収装置２０は、切断用レーザユニ
ット１９から照射されるレーザ光により切断される放射
性長尺物１２の切断粉を回収する切断粉回収装置２８
と、放射性長尺物１２の切断による二次生成物中に含ま
れる放射性物質を回収する放射性物質回収装置２９とを
備える。切断粉回収装置２８は、貯蔵プール１１内に設
置されるが原子炉建屋内、例えば、ドライウェルチャン
バ内に放射性物質回収装置２９とともに設けてもよい。

【００２２】切断粉回収装置２８は、放射性長尺物１２
のレーザ切断時に発生する切断粉をプール水とともに回
収するロート状受台等の回収用ホッパ３２と、この回収
用ホッパ３２で集められた切断粉を吸引ホース３３、切
換弁３４を経てプール水とともに吸引される吸引ポンプ
３５と、この吸引ポンプで吸引された切断粉がプール水
と混合されて案内されるサイクロンセパレータ等のセパ
レータ３６と、このセパレータ３６で分離除去された切
断粉が回収される回収タンク３７と、上記セパレータで
分離された水を濾過するフィルタ３８とを有し、フィル
タ３８からの清浄水はホース３９を介して貯蔵プール１
１に還流されるようになっている。なお、符号４０は圧
力計であり、各圧力計４０で回収タンク３７およびフィ
ルタ３８の目詰まりを監視するようになっている。

【００２３】また、放射性物質回収装置２９は、放射性
長尺物１２の切断による二次生成物中に含まれる放射性
物質をアシストガスとともに回収する回収カバー４１
と、この回収カバー４１で回収された放射性物質を含む
流体が回収ホース４２を経て案内される湿分分離器４３
と、この湿分分離器４３で分離された湿分（ドレン）を
貯蔵プール１１内に還流させる還流ホース４４と、上記
湿分分離器４３で分離されたガス分がエア吸引管４５か
らの助けを受け、回収ホース４６を介して吸引されるフ
ィルタ４７と、このフィルタ４７で放射性物質が分離除
去された清浄なガス分を外部に排出する排風機４８とを
備え、この排風機４８から放射性物質が分離除去された
清浄なガス分（空気）が排出ホース４９を介して大気中
に放出されるようになっている。

【００２４】さらに、アシストガス供給装置２１は、原
子炉建屋のオペレーションフロア３０に設置された流体
コンプレッサ５０と、このコンプレッサで加圧されたア
シストガス、例えば空気を切断用レーザユニット１９に
供給する供給ホース５１とを有し、この供給ホース５１
から供給されるアシストガス、例えば空気の吹付けによ
り切断用レーザユニット１９の切断作用をアシストし、
切断用レーザユニット１９の冷却と清浄作用を効果的に
行なうようになっている。

【００２５】前記切断用レーザユニット１９やそのレー
ザ発振器２５、切断粉回収装置２８の切換弁３４および
吸引ポンプ３５、放射性物質回収装置２９の排風機４８
およびアシストガス供給装置２１のエアコンプレッサで
ある流体コンプレッサ５０は制御装置５３により制御ケ
ーブル５４を介して出力される制御信号により運転制御
される。各装置および機構を運転制御する制御装置５３
は原子炉建屋内の例えばオペレーションフロア３０上に
設置される。

【００２６】ところで、水中レーザ切断装置１０の放射
性長尺物支持装置１６は、図２に示すように、本体ベー
スプレート１５上に使用済燃料チャンネルボックス（Ｆ
ＣＢ）５５を保持する燃料チャンネルボックス支持装置
５６と使用済制御棒（ＣＲ）５７を保持する制御棒支持
装置５８とを有する。燃料チャンネルボックス支持装置
５６と制御棒支持装置５８は本体ベースプレート１５に
直接あるいは間接的に遠隔操作で着脱自在に取り付ける
ことができ、両支持装置５６，５８は本体フレーム６０
近くに設けられる。

【００２７】燃料チャンネルボックス支持装置５６は、
本体ベースプレート１５上に固定されたベース６２上に
据え付けられ、補強される。燃料チャンネルボックス支
持装置５６は支持柱および型鋼のフレーム部材を組み立
てて構成されたフレームアッセンブリ６３を備える。ベ
ース６２は本体ベースプレート１５にボルト固定で据え
付けられ、図示しない治工具により遠隔にて取付け、取
外しができる構造となっている。ＦＣＢ（使用済燃料チ
ャンネルボックス）５５の下端部は受台６４上に支持さ
れる。この受台６４はベース６２上に据え付けられる一
方、受台６４上に支持されたＦＣＢ５５はチャンネルボ
ックス拘束機構６５によりＦＣＢ５５の対角線上コーナ
部を外側から挟持して拘束される。チャンネルボックス
拘束機構６５はＦＣＢ５５の長手方向に所定の間隔をお
いて複数台設けられ、ＦＣＢ５５を受台６４上に起立状
態で固定される。

【００２８】放射性長尺物支持装置１６の燃料チャンネ
ルボックス支持装置５６は、図３（Ａ）および（Ｂ）に
示すように構成され、ベース６２の受台６４上にＦＣＢ
５５が立設され、立設されたＦＣＢ５５はガイド機構６
６の円筒形状あるいはロッド状ガイド６６ａにより起立
状態に保持される。受台６４には切断粉回収用穴が設け
られている。ＦＣＢ５５を拘束するチャンネルボックス
拘束機構６５は、図３（Ｂ）に示すように、ＦＣＢ５５
の軸方向に沿って複数個、例えば５個設けられる。チャ
ンネルボックス拘束機構６５は横断面矩形の対角線上に
対をなす拘束シリンダ６７を備え、この拘束シリンダ６
７からＦＣＢ５５に向って進退されるＦＣＢ押えピスト
ンロッド６８によりＦＣＢ５５はその対角線上コーナ部
を両側から挟持され、拘束される。チャンネルボックス
拘束機構６５は燃料チャンネルボックス支持装置５６の
フレームアッセンブリ６３に取り付けられる。

【００２９】また、ベース６２の受台６４は回収用ホッ
パを兼ねており、この受台６４は切断粉回収装置２８の
吸引ホース（図１参照）に継手６８を介して接続されて
おり、切換弁３４の切換により、この継手６８側に継が
るように選択される。受台６４はＦＣＢ５５の切断時に
切断粉の吸引回収を切断粉回収装置２８の作動で行なう
ようになっている。

【００３０】一方、制御棒支持装置５８は、図４（Ａ）
および（Ｂ）に示すように、本体ベースプレート１５上
に据え付けられたベース７０上の受台７１に荷重検知機
構７２を介して立設され、受台７１上に使用済制御棒
（ＣＲ）５７を略垂直かつ回転しないように支持されて
いる。

【００３１】制御棒支持装置５８は、例えば中空角管形
状で高さ方向に数分割可能に連結された支柱７３および
フレーム部材を組み立てたフレームアッセンブリ７４
と、上記支柱７３の上部に固定され、使用済制御棒（Ｃ
Ｒ）５７のハンドル５７ａをサポートするハンドル受け
７５と、上記支柱７３の側面に固定されてＣＲ５７を拘
束するスイングクランプ装置７６と、前記支柱７１に連
結管７７を介して連結される吸引管７８と、上記連結管
７７の吸引口を開閉するエアシリンダ７９およびパッド
８０と、吸引管７８に下端に取り付けられた継手８１を
有し、この継手８０を介して吸引管７７は切断粉回収装
置２８の吸引ホース３３（図１参照）に接続される。

【００３２】スイングクランプ装置７５はＣＲ５７の長
手方向（軸方向）に沿って複数台設けられ、ＣＲ５７の
ウイング部をクランプし、拘束するようになっている。

【００３３】また、支柱７３はＣＲ５７のタイロッド５
７ｂ側に向って長手方向略全長に亘ってスリットが切ら
れており、支柱７３は切断粉回収装置２８の回収操作に
より、切断粉の吸引回収がスリット部分により行なわれ
るようになっている。

【００３４】さらに、制御棒支持装置５８は、ＣＲ５７
のシース部（ウイング部）５７ｃとスピードリミッタ８
４との境界部であるフィン部５７ｄを両側から拘束する
中空角筒状、例えば中空五角形状のスピードリミッタ押
え８５を備える。スピードリミッタ押え８５はフレーム
アッセンブリ７４の短尺支柱８６に固定されたエアシリ
ンダ８７により移動操作される。

【００３５】スピードリミッタ押え８５のフィン切断部
周りにもスリットが切られており、このスリット部分に
よりフィン切断時に発生する切断粉を吸引回収を行なう
ために、切断粉回収装置２８の吸引ホース（図１参照）
は継手８８を介して継がれる。

【００３６】前記短尺支柱８６はベース７０に固定され
ており、このベース７０は本体ベースプレート１５にボ
ルト固定で設置され、図示しない治工具により遠隔操作
にて着脱自在に取り付けられる。

【００３７】また、ＣＲ５７の真下に受台７１が設置さ
れ、この受台７１で切断されたスピードリミッタ８４を
受け止める。受台７１上にはスピードリミッタ８４の荷
重を検知する荷重検知機構７２が設けられる。受台７１
上には、図４（Ｂ）に示すように、スピードリミッタ８
４が載置されるプレート９０と、このプレート９０に固
定され、受台７１に形成された穴を上下摺動自在に接続
されたロッド９１と、このロッド９１の外周に、受台７
１とプレート９０との間に取り付けられた圧縮ばね９２
と、受台６２に取り付けられ、スピードリミッタ８４の
荷重により、上記プレート９０が下側に一定寸法動いた
ことを検知するリミットスイッチ９３と、プレート９０
の下方への動きを一定寸法に維持させるストッパ９４と
を備える。

【００３８】また、水中レーザ切断装置１０の本体フレ
ーム６０は型鋼を起立させて組み合されたフレーム組立
構造を有する。本体フレーム６０には対をなすガイドレ
ール１００が等間隔に略垂直に設けられる。対をなすガ
イドレール１００に沿って昇降する昇降テーブル１７が
設けられ、この昇降テーブル１７は昇降機構１８により
上下に駆動せしめられる。

【００３９】昇降機構１８はモータ駆動のスプロケット
チェーン機構１０２を図３（Ａ），（Ｂ）および図４
（Ａ），（Ｂ）に示すように備える。スプロケットチェ
ーン機構１０２は、昇降モータ１０３の出力軸に減速ギ
ヤ装置１０４を介して回転駆動されるドライブスプロケ
ット１０５とドリブンスプロケット１０６との間に動力
伝達チェーンとしてのローラチェーン１０７が巻き掛け
られ、このローラチェーン１０７に昇降テーブル１７が
取り付けられる。昇降テーブル１７は、具体的にはロー
ラチェーン１０７の両端に取り付けられた端末金具１０
８に固定ナット１０９等の締着手段により固定される。
ドライブスプロケット１０５は本体フレーム６０の頂部
に設けられ、ドリブンスプロケット１０６は本体フレー
ム６０のベース６２近くに設けられる。

【００４０】また、昇降テーブル１７上には二次元移動
機構を構成するＸＹテーブル１１０が対をなすように対
向して設けられ、このＸＹテーブル１１０上に切断用レ
ーザユニット１９を構成するＦＣＢ切断用レーザユニッ
ト１１１が一対対向して設けられる。このレーザユニッ
ト１１１は燃料チャンネルボックス支持装置５６に支持
されたＦＣＢ５５の対角線上コーナ部に対向して設置さ
れ、ＦＣＢ５５の対角線コーナ部を同時２箇所レーザ切
断するようになっている。ＦＣＢ切断用レーザユニット
１１１はＸＹテーブル１１０により左右および前後の二
次元移動可能に設けている。

【００４１】ＸＹテーブル１１０は、図５に示すよう
に、下部プレート１１５と、この下部プレート１１５の
左右方向（Ｘ方向）にスライド自在に支持された上部プ
レート１１６と、この上部プレート１１６の前後方向
（Ｙ方向）にスライド自在に支持された載置プレート１
１７とを有する。上部プレート１１６は下部プレート１
１５上に設けられ、Ｘ方向に延設される対をなすガイド
レール１１８を有し、このガイドレール１１８上に上部
プレート１１６下部に設けられたスライドローラ１１９
がスライド自在に係合する。スライドローラ１１９は左
右のガイドレール１１８に例えば２個ずつ合計４個係合
している。

【００４２】上部プレート１１６は可逆回転可能な左右
駆動モータ１２０の駆動力により、下部動力伝達機構１
２１を介して左右方向（Ｘ方向）に駆動せしめられる。
左右駆動モータ１２０は下部プレート１１５の下部に設
けられ、そのモータ出力は、下部動力伝達機構１２３を
介して上部プレート１１６を左右方向に進退駆動させて
いる。下部動力伝達機構１２３は、例えばギヤベルト機
構１２４とこのギヤベルト機構１２４に連結されたスク
リューシャフト機構１２５とから構成される。

【００４３】ギヤベルト機構１２４は左右駆動モータ１
２０の出力軸に軸装されたドライブギア１２７と、この
ドライブギヤ１２７の回転駆動力が歯付ベルト１２８を
介して伝達されるドリブンギヤ１２９とを有し、このド
リブンギヤ１２９がスクリューシャフト機構１２５のス
クリューシャフト１３０に軸装される。スクリューシャ
フト１３０は上部プレート１１６下部に固定されたボー
ルナット１３１にねじ結合される。スクリューシャフト
１３０は左右駆動モータ１２０のモータ出力によりギヤ
ベルト機構１２４を介して回転駆動され、このスクリュ
ーシャフト１３０の回転駆動により、上部プレート１１
６はガイドレール１１８上をＸ方向にスライドせしめら
れる。

【００４４】また、載置プレート１１７は、可逆回転可
能な前後駆動モータ１３５の駆動力により、上部動力伝
達機構１３６を介して前後方向（Ｙ方向）に駆動せしめ
られる。前後駆動モータ１３５は上部プレート１１６上
の一側部に設けられ、そのモータ出力は図６に示すよう
に上部動力伝達機構１３６を介して載置プレート１１７
に伝達され、この載置プレート１１７を前後方向（Ｙ方
向）に進退駆動させるようになっている。上部動力伝達
機構１３６は、下部動力伝達機構１２３と同様、ギヤベ
ルト機構１３７とスクリューシャフト機構１３８とから
構成される。

【００４５】スクリューシャフト機構１３８はスクリュ
ーシャフト１４０が上部プレート１１６上で回転自在に
支持されて前後方向（Ｙ方向）に延設されており、この
スクリューシャフト１４０に載置プレート１２７の下部
に固定されたボールナット１４１がねじ結合される。ス
クリューシャフト１４０の回転駆動により、載置プレー
ト１２７が前後方向に移動操作される。

【００４６】載置プレート１２７は上部プレート１１６
上に敷設された対のガイドレール１４４上にスライドロ
ーラ１４５がスライド自在に支持される。スライドロー
ラ１４５は載置プレート１２７の下面に取り付けられ、
このスライドローラ１４５がガイドレール１４４上を摺
動することにより、載置プレート１２７は前後方向（Ｙ
方向）に移動せしめられる。

【００４７】水中レーザ切断装置１０に用いられるＸＹ
テーブル１１０は、下部プレート１１５を昇降テーブル
１７上で制御棒支持装置５８側に直接設置してもよい
が、昇降テーブル１７自体の一部を下部プレートとして
もよい。

【００４８】また、ＸＹテーブル１１０の載置プレート
１２７上に使用済制御棒（ＣＲ）切断用レーザユニット
１５０が、図５および図６に示すように、旋回自在に設
けられる。

【００４９】ＣＲ切断用レーザユニット１５０は載置プ
レート１１７上のベアリング装置１５１により回転自在
に支持される回転テーブル１５２と、この回転テーブル
１５２上に設置されるレーザヘッド１５３と、このレー
ザヘッド１５３内に納められたレーザ光の走査光学系１
５５と、走査光学系１５５を通るレーザ光を放射性長尺
物１２であるＣＲ５７に向って出力するレーザノズル１
５６とを有する。図１のレーザ発振器２５で発振された
レーザ光はファイバケーブル２６内を案内されて走査光
学系１５５に導かれるようになっている。

【００５０】ＣＲ切断用レーザユニット１５０を載置す
る回転テーブル１５２は、レーザユニット回転モータ１
５６から動力伝達機構１５７を介して伝達されるモータ
出力により回転操作される。動力伝達機構１５７はレー
ザユニット回転モータ１５６から減速装置を介して出力
されるモータ出力軸にドライブギヤ１５８が軸装され、
このドライブギヤ１５８に歯付ベルト１５９を介してド
リブンギヤ１６０が作動連結している。このドリブンギ
ヤ１６０は回転テーブル１５２と一体に形成され、ドリ
ブンギヤ１６０の回転により、ＣＲ切断用レーザユニッ
ト１５０が最大限１０数度以内、好ましくは数度の回転
角度内で旋回せしめられる。

【００５１】また、ＣＲ切断用レーザユニット１５０の
走査光学系１５５は、集光レンズ１６２と反射鏡１６
３、対物レンズ（加工レンズ）１６４とを組み合せたレ
ンズミラー光学系であり、この走査光学系１５５の途中
に可視光反射鏡１６５が設置され、この可視光反射鏡１
６５は照射レーザ光をそのまま通過させ、反射レーザ光
の可視光のみを反射させるようになっており、反射鏡１
６６およびライトガイド１６７とともに切断状態監視機
構１７０を構成している。

【００５２】切断状態監視機構１７０は、被切断物であ
る放射性長尺物のＣＲ５７へ照射されるレーザ光による
切断が完全でない場合、僅かであるが反射して戻るレー
ザ光が存在し、この反射レーザ光をレーザヘッド１５３
内の可視光反射鏡１６５で反射させ、反射鏡１６６を介
してライトガイド１６７に伝送して集光させており、こ
の反射レーザ光を光伝送ケーブル１６８により制御装置
５３（図１参照）に伝送して制御装置５３を作動させ、
レーザ発振器２５を停止させるようになっている。

【００５３】さらに、ＣＲ切断用レーザユニット１５０
のレーザヘッド１５３のレーザノズル１５５側に、噴射
ノズル１７２が設けられており、この噴射ノズル１７２
にアシストガス供給装置２１の供給ホース５１（図１参
照）が接続される。アシストガス供給装置２１の供給ホ
ース５１から供給されるアシストガス、例えば圧縮空気
は噴射ノズル１７２に案内され、レーザノズル１５５の
周りから被切断物であるＣＲ５７に向って吹き出される
ようになっている。アシストガスの吹出により、ＣＲ５
７の切断をアシストする一方、レーザヘッド１５３を冷
却し、加工レンズ１６４の清浄作用を行なうようになっ
ている。

【００５４】また、レーザヘッド１５３のレーザノズル
１５５近傍に距離測定機構１７５が設けられる。距離測
定機構１７５はレーザノズル１５５と被切断物であるＣ
Ｒ５７との距離を測定するもので、ＸＹテーブル１１０
の回転テーブル１５２に取付ボルト等の取付手段で取り
付けられる。

【００５５】距離測定機構１７５は、ＣＲ５７のタイロ
ッド５７ｂに接触し、回転する転動ローラ１７７をリニ
アゲージ１７８の先端に有し、このリニアゲージ１７８
をＣＲ５７のタイロッド５７ｂ側に押し当てるエアシリ
ンダ装置１７９を有する。リニアゲージ１７８の先端に
転動ローラ１７７が回転自在に支持されており、リニア
ゲージ１７８で転動ローラ１７７の前後方向の動き量を
検出している。リニアゲージ１７８を取り付けたエアシ
リンダ装置１７９はレーザヘッド１５３の下部フランジ
部に固定される。

【００５６】また、ＦＣＢ切断用レーザユニット１１
は、図２および図３（Ａ），（Ｂ）に示すように昇降テ
ーブル１７上にＸＹテーブル１１０が設けられ、このＸ
Ｙテーブル１１０上に対をなす走行テーブル１８０が載
置テーブルとして設けられる。ＸＹテーブル１１０は、
ＣＲ切断用レーザユニット１５０のＸＹテーブルを兼ね
るようにしてもよい。ＸＹテーブル１１０は、図３
（Ａ），（Ｂ）に示すように下部プレート１１５と、こ
の下部プレート１１５の左右方向（Ｘ方向）にスライド
自在に支持された上部プレート１１６と、この上部プレ
ート１１６の前後方向（Ｙ方向）に、図７に示すよう
に、スライド自在に支持された載置プレート１１７とを
有する。

【００５７】図７および図８に示すように、走行テーブ
ル１８０を昇降テーブル１７上に前後方向（Ｙ方向）に
スライド自在に支持させてもよい。この場合、上部プレ
ート１１６を昇降テーブル１７上に直接設置したり、上
部プレート１１６が昇降テーブル１７の一部を構成する
ようにしてもよい。

【００５８】図５および図６に示す可逆回転可能な前後
駆動モータ１３５および上部動力伝達機構１３８と同様
に、上部プレート１１６上の載置プレート１１７は、図
７および図８に示す前後駆動モータ１８２および上部動
力伝達機構１８３により、前後方向（Ｙ方向）にスライ
ド自在に設けられる。

【００５９】載置プレート１１７は、走行テーブル１８
０の一部を構成している。この載置プレート１１７は、
上部プレート１１６上に前後方向に間隔をおいて敷設さ
れた対のガイドレール１８５上を摺動自在にスライドし
ており、例えば２個ずつ４個のスライドローラ１８６に
案内されて摺動する。スライドローラ１８６は載置プレ
ート１１７の下部に固設される。

【００６０】また、載置プレート１１７と上部プレート
１１６との間に上部動力伝達機構１３８のスクリューシ
ャフト機構１８８が設けられ、前後駆動モータ１８２か
らのモータ出力により上部動力伝達機構１８３のギヤベ
ルト機構１８９を介してスクリューシャフト機構１８８
のスクリューシャフト１９０が回転駆動され、載置プレ
ート１１７は上部プレート１１６に対し前後方向に移動
せしめられる。

【００６１】載置プレート１１７にはベアリング装置１
９１を介して回転テーブル１９２が回転角度１０数度、
例えば数度以内で回転できるように支持され、この回転
テーブル１９２上に流体シリンダとしてのエアシリンダ
装置１９３が設置される。このエアシリンダ装置１９３
によりＦＣＢ切断用レーザユニット１１１のレーザノズ
ル１９４をＦＣＢ５５側に進退自在に移動できるように
なっている。

【００６２】ＦＣＢ切断用レーザユニット１１１はレー
ザヘッド１９５がエアシリンダ装置１９３上に設けられ
ており、このレーザヘッド１９５に図１に示すレーザ発
振器２５からレーザ光がファイバケーブル２６を通して
伝達され、レーザノズル１９４からＦＣＢ５５に向けて
照射されるようになっている。

【００６３】レーザヘッド１９５内には、図５に示され
たレーザヘッド１５３と同様に、走査光学系１９６が収
納されている。走査光学系１９６は、集光レンズ１９
７、反射鏡１９８、対物レンズ（加工レンズ）１９９を
組み合せたレンズミラー光学系で構成される。

【００６４】ＦＣＢ切断用レーザユニット１１１は、Ｃ
Ｒ切断用レーザユニット１５０と同様、切断状態監視機
構２００およびアシストガス供給装置２１の噴射ノズル
２０１が設けられる。切断状態監視機構２００は、ＣＲ
切断用レーザユニット１５０の切断状態監視機構１７０
と同じ構成を備え、同じ機能を有する。切断状態監視機
構２００は可視光反射鏡２０２、反射鏡２０３、ライト
ガイド２０４および光伝送ケーブル２０５を有する。

【００６５】また、ＦＣＢ切断用レーザユニット１１１
には、レーザノズル１９４と被切断物であるＦＣＢ５５
との距離を一定間隔に保つ加工間隔保持機構２１０が設
けられる。加工間隔保持機構２１０はレーザヘッド１９
５の下部に固定される。加工間隔保持機構２１０は、レ
ーザヘッド１９５から側方に突出するレーザノズル１９
４と同じ方向に延びるサポート２１１と、このサポート
２１１の先端に設けられたローラ組立体２１２とを組み
立てて構成され、ローラ組立体２１２が被切断物である
ＦＣＢ５５に外接することで、レーザノズル１９４とＦ
ＣＢ５５との切断間隔が一定になるように保持される。

【００６６】また、この水中レーザ切断装置１０は、Ｆ
ＣＢ切断用レーザユニット１１１およびＣＲ切断用レー
ザユニット１５０にも、レーザ発振器２５からのレーザ
光をファイバケーブル２６を介してレーザヘッド１９
５，１５３に送り、レーザヘッド１９５，１５３内の走
査光学系１９６，１５４を通し、反射鏡１９８，１６３
で向きを９０度変えた後、対物レンズ（加工レンズ）１
９９，１６４から被切断物である放射性長尺物１２のＦ
ＣＢ５５およびＣＲ５７に照射するようになっている。

【００６７】レーザ発振器２５で発振されたレーザ光を
被切断物のＦＣＢ５５やＣＲ５７に照射して切断してい
る間、エアコンプレッサ等の流体コンプレッサ５０から
の圧縮空気等のアシストガスを供給ホース５１を介して
各噴射ノズル２０１，１７２に供給し、噴射ノズル２０
１，１７２からレーザ光の照射部に向って噴射され、被
切断物のＦＣＢ５５やＣＲ５７の切断をアシストするよ
うになっている。

【００６８】さらに、この水中レーザ切断装置１０には
図１に示すように回収装置２０として切断粉回収装置２
８と放射性物質回収装置２９とが設けられる。

【００６９】切断粉回収装置２８は、切換弁３４によ
り、各吸引ホース３３を介して燃料チャンネルボックス
支持装置５６の継手６９（図３（Ａ）参照）や、制御棒
支持装置５８の継手８１および８８（図４（Ａ）および
（Ｂ）参照）にそれぞれ接続される。切換弁３４は図１
に示すように、吸引ホースにより吸引ポンプ３５に接続
され、この吸引ポンプ３５はサイクロンセパレータ等の
セパレータ３６に接続され、セパレータ３６からは２つ
に分かれ、片方は回収タンク３７へ、他方はフィルタ３
８を介してホース３９により清浄水を貯蔵プール１１内
に戻すようになっている。切断粉回収装置２８の各ホー
スの途中に、例えば３箇所設けられた圧力計４０は、回
収タンク３７およびフィルタ３８の目詰まりを監視する
ものである。

【００７０】また、放射性物質回収装置２９は回収カバ
ー４１が放射性長尺物支持装置１６、具体的には図２に
示す燃料チャンネルボックス支持装置５６および制御棒
支持装置５８の上部をそれぞれ覆うように設置される。
回収カバー４１には回収ホース４２を介して湿分分離ド
レンである湿分分離器４３が接続され、この湿分分離器
４３にエア吸引管４５と回収ホース４６とが接続されて
おり、回収ホース４６はフィルタ４７を介して排風機４
８に接続される。排風機４８はフィルタ４７で清浄化さ
れたエアを排出ホース４９により大気中に放出するよう
になっている。

【００７１】さらに、オペレーションフロア３０上に設
置される制御装置５３は、放射性長尺物支持装置１６と
しての燃料チャンネルボックス支持装置５６および制御
棒支持装置５８、ＸＹテーブル１１０、走行テーブル１
８０、昇降機構１８、切断用レーザユニット１９として
のＦＣＢ切断用レーザユニット１１１およびＣＲ切断用
レーザユニット１５０、レーザ発振器２５、アシストガ
ス供給装置２１の流体コンプレッサ５０、回収装置２０
としての切断粉回収装置２８および放射性物質回収装置
２９に、各制御ケーブル５４を介して接続され、制御装
置５３を操作することにより、前記各装置や機構は運転
制御できるように構成されている。

【００７２】次に、放射性長尺物の水中レーザ切断装置
１０による水中レーザ切断方法を説明する。

【００７３】初めに、放射性長尺物１２として使用済制
御棒（ＣＲ）５７を切断する手順を説明する。

【００７４】ＣＲ５７の切断作業を行なう場合、使用済
燃料貯蔵プールや高放射性固体廃棄物貯蔵プール等の貯
蔵プール１１に予め本体ベースプレート１５を据え付け
ておき、この本体ベースプレート１５上に放射性長尺物
支持装置１６としての制御棒支持装置５８と燃料チャン
ネルボックス支持装置５６を遠隔操作にて設置し、固定
する。制御棒支持装置５８および燃料チャンネルボック
ス支持装置５６にはＸＹテーブル１１０、昇降機構１
８、ＣＲ切断用レーザユニット１５０が取り付けられ
る。

【００７５】レーザ光発振器２５は原子炉建屋外に設置
し、レーザユニット２５からのファイバケーブル２６を
ＣＲ切断用レーザユニット１５０およびＣＢ切断用レー
ザユニット１１１にそれぞれ接続する。

【００７６】回収装置２０としての切断粉回収装置２８
は使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射性固体廃棄物貯
蔵プール等の貯蔵プール１１内に設置する。

【００７７】二次生成物中に含まれる放射性物質を回収
する放射性物質回収装置２９はオペレーションフロア３
０上に設置する。但し、放射性物質回収装置２９の回収
カバー４１は仮置とする。また、アシストガスを供給す
るアシストガス供給装置２１の流体コンプレッサ５０は
オペレーションフロア３０上に設置する。

【００７８】制御装置５３もオペレーションフロア３０
上に設置し運転制御できる状態にする。この状態でガス
供給装置２０の流体コンプレッサ５０を動作させ、次
に、レーザ光発振器２５を動作させる。

【００７９】専用の吊り具（図示せず）によりＣＲ５７
のハンドルを制御棒支持装置５８のハンドル受け７５に
取り付ける。次に、ＣＲ５７を把持し、起立状態に支持
するために、図４（Ａ）に示すように、スイングクラン
プ７１を動作させ、ＣＲ５７のシース（ブレード部）５
７ｂをフレームアッセンブリ６３に拘束させる。

【００８０】続いて、図２および図４（Ｂ）に示すスピ
ードリミッタ押え８５を動作させＣＲ５７のスピードリ
ミッタ８４を両側より挟み込んで拘束する。このように
して、制御棒支持装置５８により使用済制御棒５７を拘
束し、貯蔵プール１１内の水中で起立状態に支持する。

【００８１】その後、ＣＲ５７のレーザ切断作業に入
り、回収装置２０としての切断粉回収装置２８の切換弁
３４を動作させ、吸引ホース３３からの吸引を可能と
し、吸引ポンプ３５を動作させて、吸引を開始する。回
収装置２０の他方の放射性物質回収装置２９は、回収カ
バー４１を制御棒支持装置５８と燃料チャンネルボック
ス支持装置５６の上部を覆うように設置する。そして、
放射性物質回収装置２９の排風機４８を動作させる。

【００８２】次に、図２および図４（Ａ），（Ｂ）に示
すように、昇降機構１８の昇降モータ１０３を駆動さ
せ、昇降テーブル１７、ＸＹテーブル１１０、ＣＲ切断
用レーザユニット１５０のレーザヘッド１５３をＣＲ５
７のスピードリミッタ８４を切り離すため、スピードリ
ミッタ８４とＣＲ５７のブレード部５７ｃの切断高さ位
置へ移動させる。

【００８３】続いて、ＸＹテーブル１１０を駆動させて
ＣＲ切断用レーザユニット１５０のレーザヘッド１５３
をＣＲ５７からスピードリミッタ８４を切り離すブレー
ド（フィン）切断開始点へセットする。

【００８４】再び、ＸＹテーブル１１０を駆動させレー
ザヘッド１５３のレーザノズル１５５の切断動作を行な
う。このとき、図５に示すように、距離測定機構１７５
によりレーザノズル１５５と被切断物であるＣＲ５７と
の距離を測定し、制御装置５３（図１参照）に伝送す
る。この伝送により、制御装置５３はＸＹテーブル１１
０を制御してレーザノズル１５５と被切断物との距離を
所定の距離にする。

【００８５】同時にアシストガス供給装置２１の流体コ
ンプレッサ５０としてのエアコンプレッサから圧縮空気
がレーザヘッド１５３の噴射ノズル１７２（図５および
図６参照）へ送られ、送られた圧縮空気は噴射ノズル１
７２から噴射せしめられる。また、このときにはレーザ
発振器２５を動作させてレーザ光をレーザヘッド１５３
のレーザノズル１５５より照射し、図９に示すように横
断面十字形の使用済制御棒（ＣＲ）５７のスピードリミ
ッタ８４を切り離すように、ＣＲ５７のフィン部５７ｄ
を２箇所切断する。このとき、図５に示された切断状態
監視機構１７０により、スピードリミッタ８４のフィン
部５７ｄの切断状況を確認でき、もし切断されていなけ
れば切断されてない部分をもう一度切断するようにセッ
トされている。

【００８６】なお、ＣＲ５７の切断が完了するとレーザ
光（図示せず）の照射と圧縮空気（図示せず）の噴射は
停止せしめられる。

【００８７】ＣＲ５７からスピードリミッタ８４を切り
離すレーザ切断が完了すると、ＸＹテーブル１１０が駆
動されてレーザヘッド１５３をＣＲ５７から後退させ、
ＣＲ５７が制御棒支持装置５８から容易に取り外され、
再取付できる位置まで移動せしめられる。回収装置２０
の放射性物質回収装置２９に備えられた排風機４８は停
止せしめられる。

【００８８】その後、放射性物質回収装置２９の回収カ
バー４１を制御棒支持装置５８と燃料チャンネルボック
ス支持装置５６を覆う上部より取り外す。そしてスピー
ドリミッタ押え８５を動作させ、ＣＲ５７のスピードリ
ミッタ８４を両側より後退させ、挟み込み拘束を解除す
る。

【００８９】次に、制御棒支持装置５８のスイングクラ
ンプ７６を動作させＣＲ５７のシース（ブレード）５７
ｃを解放し、フレームアッセンブリ６３へのＣＲ５７の
拘束を解除する。そして、専用の吊り具（図示せず）に
よりＣＲ５７を図４（Ａ）に示す制御棒支持装置５８の
ハンドル受け７５より取り外し、ＣＲ５７を１８０゜回
転させたのち再びハンドル受け７５に取り付ける。続い
て、スイングクランプ７６を動作させ、ＣＲ５７のシー
ス（ブレード）５７ｃをフレームアッセンブリ６３に拘
束させる。その後、スピードリミッタ押え５９を動作さ
せＣＲ１のスピードリミッタ４を両側より挟み込んで拘
束する。

【００９０】放射性廃棄物回収装置２１の回収カバー４
１は、制御棒支持装置５８と燃料チャンネルボックス支
持装置５６の上部を覆うように設置された後、放射性廃
棄物回収装置２１の排風機４８を動作させる。

【００９１】続いて、ＸＹテーブル１１０を駆動させＣ
Ｒ切断用レーザユニット１５０のレーザヘッド１５３を
ＣＲ５７のスピードリミッタ８４のフィン５７ｃ切断開
始点へセットする。

【００９２】そして、再び、ＸＹテーブル１１０を駆動
させてレーザヘッド１５３のレーザノズル１５５からレ
ーザ光を照射してレーザ切断動作を行なう。このとき、
図５に示す距離測定機構１７５によりレーザノズル１５
５と被切断物との距離を測定し、測定信号を制御装置５
３に伝送する。この伝送により、制御装置５３はＸＹテ
ーブル１１０を制御してレーザノズル１５５と被切断物
との距離が所常時定の距離となるようにセットされる。

【００９３】同時に、放射性廃棄物回収装置２１のエア
コンプレッサ５０から圧縮空気がレーザヘッド１５３の
噴射ノズル１７２へ送られて噴射せしめられる。一方、
このときにはレーザ発振器２５を動作させレーザ光をＣ
Ｒ切断用レーザユニット１５０により、ＣＲ５７に照射
し、ＣＲ５７のスピードリミッタ８４のフィン５７ｄの
２箇所を切断する。このフィン切断状況は、切断状態監
視機構１７０により確認でき、もし切断されていなけれ
ば切断されていない部分をもう一度切断するようにセッ
トされる。

【００９４】なお、切断が完了するとＣＲ切断用レーザ
ユニット１５０からのレーザ光の照射と放射性物質回収
装置２９のエアコンプレッサからの噴射は停止せしめら
れる。

【００９５】これによりＣＲ５７のスピードリミッタ８
４のフィン５７ｃ切断は完了する。

【００９６】ＣＲ５７のスピードリミッタ８４のフィン
切断が４箇所完了すると、スピードリミッタ８４は切り
離され、その自重によりＣＲ５７のシース（ブレード
部）５７ｃより離れ、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すよ
うに受台７１に載置される。この載置状態を荷重検知機
構７２により検出することで確実に切断されたことが確
認できる。

【００９７】次に、ＸＹテーブル１１０を再び駆動させ
てレーザヘッド１５３を、ＣＲ５７が制御棒支持装置５
８から取り外し、再取付できる位置まで後退させる。

【００９８】図１に示される切断粉回収装置２８の切換
弁３４を、図４（Ｂ）の継手８８接続用の吸引ホースへ
の継ぎから、図４（Ａ）の継手８１接続用吸引ホース３
３に切り換え、吸引操作が続けられる。

【００９９】次に、昇降機構１８の昇降モータ１０３を
駆動させ昇降テーブル１７、ＸＹテーブル１１０、ＣＲ
切断用レーザユニット１５０のレーザヘッド１５３をＣ
Ｒ５７のタイロッド５７ａ切断高さ位置に移動させる一
方、ＸＹテーブル１１０を駆動させＣＲ切断用レーザユ
ニット１５０のレーザヘッド１５３をＣＲ５７のタイロ
ッド切断開始点へセットする。

【０１００】昇降機構１８の昇降モータ１０３を駆動さ
せレーザヘッド１５３のレーザノズル１５５を上から下
へ制御棒（ＣＲ）５７の長手方向に動作させ、水中にて
レーザ切断を行なう。このとき図５に示す距離測定機構
１７５によりレーザノズル１５５と被切断物との距離を
測定し制御装置５３（図１参照）に伝送される。この伝
送を受けて制御装置５３はＸＹテーブル１１０を運転制
御し、レーザノズル１５５と被切断物との距離を所定の
距離に維持させる。

【０１０１】同時に、放射性物質回収装置２９のエアコ
ンプレッサ１５０から圧縮空気がレーザヘッド１５３の
噴射ノズル１７２へ送られ噴射せしめられる。このとき
には、レーザ発振器２５からのレーザ光がＣＲ切断用レ
ーザユニット１５０に導かれて、レーザヘッド１５３の
レーザノズル１５５より照射せしめられ、使用済制御棒
５７のタイロッド５７ｂがレーザ切断される。このタイ
ロッド切断状態は、切断状態監視機構１７０により確認
できる。もし切断されていなければ切断されてない部分
をもう一度レーザ切断するようにセットする。また、こ
のレーザ切断時、図４（Ａ）に示すように切断高さ位置
に合わせてエアシリンダ７９を開放させるように動作さ
せて、パッド８０を開閉し切断粉の部分吸引を行なうよ
うになっている。

【０１０２】切断粉回収装置２８はＣＲ５７のタイロッ
ド５７ｂの切断で発生する切断粉を、ＣＲ５７の切断位
置に合せて切断粉の吸収回収装置を制御可能に位置調整
し、切断粉の部分吸収を行なうようにしたもので、ＣＲ
５７のタイロッド５７ｂの切断により発生する切断粉を
小さなエネルギで効率よく有効的に回収できる。

【０１０３】なお、切断が完了するとレーザ光（図示せ
ず）の照射と圧縮空気（図示せず）の噴射は停止せしめ
られる。

【０１０４】ＣＲ５７のタイロッド５７ｂの切断が完了
したら、ＸＹテーブル１１０を再び駆動させてレーザヘ
ッド１５３を制御棒支持装置５８から後退させ、ＣＲ５
７を制御棒支持装置５８から取り外し、再取付できる位
置まで移動させる。そして、切断粉回収装置２８の吸引
ポンプ３５を停止させる一方、放射性廃棄物回収装置２
９の排風機４８の作動を停止させる。その後、放射性廃
棄物回収機構２９の回収カバー４１を制御棒支持装置５
８と燃料チャンネルボックス支持装置５６の上部より取
り外し、撤去する。

【０１０５】また、ＣＲ５７のスピードリミッタ８４を
拘束していたスピードリミッタ押え８５を動作させ、Ｃ
Ｒ５７のスピードリミッタ８４を両側より遠ざけて挟み
込み拘束を解除する。

【０１０６】続いて、専用の吊り具（図示せず）により
半割りされたＣＲ５７の片方（１つ）を掴む一方、専用
の吊り具で掴んだ半割ＣＲ５７側のスイングクランプ７
６（図４（Ａ）参照）を動作させ、ＣＲ５７のシース
（ブレード部）５７ｃのフレームアッセンブリ６３への
拘束を解除する。また、専用の吊り具（図示せず）で掴
んだ半割ＣＲ５７を制御棒支持装置５８から取り外し、
所定の場所にあるラック（図示せず）へ移動させて収納
させる。もう片側の半割制御棒５７についてもスイング
クランプ７６を動作させシース（ブレード部）５７ｃの
フレームアッセンブリ６３への拘束を解除し、専用の吊
り具により制御棒支持装置５８から取り外し、所定の場
所にあるラックへ移動し収納する。

【０１０７】スピードリミッタ８４についても専用の吊
り具により吊り上げ、所定の場所にあるラック（図示せ
ず）へ移動させ、収納させる。この収納によりＣＲ５７
の水中でのレーザ切断作業が完了する。

【０１０８】図１０は、放射性長尺物１２として使用済
燃料チャンネルボックス５５を水中にてレーザ切断する
ＦＣＢ切断手順を示すものである。

【０１０９】水中レーザ切断装置１０により角筒状の使
用済燃料チャンネルボックス５５を貯蔵プール１１内の
水中にてレーザ切断処理する場合、ＣＲ切断用レーザユ
ニット１５０を図示しない遠隔取外し治具を用いて遠隔
操作により取り外し、ＸＹテーブル１１０を制御棒支持
装置５８側から燃料チャンネルボックス支持装置５６側
へ移動させる。燃料チャンネルボックス支持装置５６は
貯蔵プール１１に据え付け（固定され）た本体ベースプ
レート１５に遠隔操作にて図示しない専用の吊り具を用
いて着脱自在に取り付けられる。

【０１１０】そして、図３（Ａ）に示すように、ＦＣＢ
切断用レーザユニット１１１の１台をＸＹテーブル１１
０に、残りの１台を走行テーブル１８０上に取り付け、
設置する。昇降テーブル１７上に一対のＦＣＢ切断用レ
ーザユニット１１１，１１１を対向させて設置する。

【０１１１】その後、図示しない専用の吊り具により、
使用済燃料チャンネルボックス（ＦＣＢ）５５から図１
０に示すクリップ２１５を取り除き、続いてスペーサ２
１６を取り外して除去する。ＦＣＢ５５からクリップ２
１５およびスペーサ２１６を取り除いたＦＣＢ５５を、
図２に示す燃料チャンネルボックス支持装置５６のガイ
ド機構６６のロッド状あるいは円筒状ガイド６６ａに案
内させて起立状態に取り付ける。

【０１１２】続いて、ＦＣＢ拘束機構６５の各対の拘束
シリンダ６７を動作させ、それぞれ対をなすＦＣＢ押え
ピストンロッド６８でＦＣＢ５５の対角線上コーナ部を
両側から挟持して拘束し、ＦＣＢ５５を起立状態に支持
する。その際、ガイド機構６６のガイド６６ａはＦＣＢ
拘束機構６５の一部を構成している。

【０１１３】このようにして、燃料チャンネルボックス
支持装置５６にＦＣＢ５５を貯蔵プール１１内で起立状
態に支持させることにより、ＦＣＢレーザ切断作業の準
備が完了し、続いてＦＣＢ５５のレーザ切断作業に入
る。

【０１１４】ＦＣＢ５５のレーザ切断作業開始に先立
ち、回収装置２０の切断粉回収装置２８の切換弁３４を
動作させ、切断粉回収装置２８の吸引ホース３３を図３
（Ａ）に示す燃料チャンネルボックス支持装置５６の継
手６９に継がるように切り換える。切換弁３４の切換
後、吸引ポンプ３５を動作させ、吸引を開始する一方、
放射性物質回収装置２９の回収カバー４１を制御棒支持
装置５８と燃料チャンネルボックス支持装置５６の上部
を覆うように設置する。この設置後に、排風機４８を動
作させ、排風を開始する。

【０１１５】次に、オペレーションフロア３０上の制御
装置５３を制御して、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すよ
うに、ＸＹテーブル１１０を駆動させＦＣＢ切断用レー
ザユニット１１１のレーザヘッド１９５をＦＣＢ５５側
へ移動させる。続いて、昇降機構１８の昇降モータ１０
３を駆動させて昇降テーブル１７を昇降させ、ＦＣＢ切
断用レーザユニット１１１のレーザヘッド１９５をＦＣ
Ｂ５５の拘束位置から９０゜ずらした対角線上コーナ部
の切断高さ位置へ移動させる。

【０１１６】その後、制御装置５３により、ＸＹテーブ
ル１１０および走行テーブル１８０を駆動させ、ＦＣＢ
切断用レーザユニット１１１のレーザヘッド１９５をＦ
ＣＢ５５の対角線上コーナ部切断開始点へセットする。

【０１１７】昇降機構１８の昇降モータ１０３を駆動さ
せ、各レーザヘッド１９５のレーザノズル１９４を上か
ら下へ動作させ、貯蔵プール１１の水中にて２箇所同時
にレーザ切断を行なう。このとき、図７に示すように、
切断状態監視機構２００によりＦＣＢ５５の対角線上コ
ーナ部切断状況が確認でき、もし切断されていなければ
切断されてない部分をもう一度切断するようにセットし
ている。

【０１１８】同時に、アシストガス供給装置２１のエア
コンプレッサ５０から圧縮空気が図７および図８に示す
レーザヘッド１９５の噴射ノズルへ送られて噴射させ、
ＦＣＢ５５の切断操作をアシストしている。また、レー
ザ発振器２５から発振されるレーザ光をＦＣＢ切断用レ
ーザユニット１１０により、ＦＣＢ５５に照射し、ＦＣ
Ｂ５５の対角線上コーナ部２箇所を同時に水中にてレー
ザ切断する。

【０１１９】なお、このレーザ切断が完了すると、レー
ザ光の照射と圧縮空気の噴射は停止せしめられる。

【０１２０】レーザ切断が完了したら、ＸＹテーブル１
１０および走行テーブル１８０を駆動させてＦＣＢ５５
から遠ざけ、レーザヘッド１９５からＦＣＢ５５を取外
しできる位置まで後退させる。

【０１２１】続いて、切断粉回収装置２８の吸引ポンプ
３５のポンプ作動を停止させる一方、放射性物質回収装
置２９の排風機４８の作動を停止させる。また、放射性
物質回収装置２９の回収カバー４１を制御棒支持装置５
８と燃料チャンネルボックス支持装置５６の上部より取
外す。

【０１２２】その後、専用の吊り具（図示せず）により
半割りされたＦＣＢ５５の片方（１つ）を掴み、掴んだ
半割ＦＣＢ５５側のＦＣＢ拘束シリンダ６５ａを動作さ
せ、ＦＣＢ５５への拘束を解除する。

【０１２３】専用の吊り具で掴んだ半割ＦＣＢ５５を燃
料チャンネルボックス支持装置５６のＦＣＢ拘束機構６
５から取り外し、所定の場所にある図示しないラックへ
移動させ、収納させる。残りの片側の半割ＦＣＢ５５に
ついてもＦＣＢ拘束シリンダを動作させＦＣＢ５５への
拘束を解除し、専用の吊り具により燃料チャンネルボッ
クス支持装置５６のＦＣＢ拘束機構６５から取外し所定
の場所のラックへ移動させ、収納させる。

【０１２４】ＦＣＢ５５の各半割使用済燃料チャンネル
ボックスを図示しないラックに収納させ、格納すること
によりＦＣＢ５５の水中レーザ切断作業が完了し、次の
放射性長尺物１２の水中レーザ切断作業に備えられる。
ラックに格納される半割使用済燃料チャンネルボックス
はほぼく字状あるいはＬ字状となるので積み重ね格納が
可能になり、貯蔵密度が大きくなり、貯蔵スペースを格
段に少なくすることができる。

【０１２５】この放射性長尺物の水中レーザ設置装置１
０は、１台の切断装置で使用済燃料チャンネルボックス
５５だけでなく、使用済制御棒５７の水中レーザ切断を
行なうことができる。このように、複数種類の放射性長
尺物の水中レーザ切断が１台の水中レーザ切断装置１０
で可能となるので、レーザ切断を効率よく短時間で行な
うことができる。放射性長尺物は、使用済燃料チャンネ
ルボックス５５や使用済制御棒以外の長尺物であっても
よい。

【０１２６】水中レーザ切断装置１０は、切断用レーザ
ユニット１９で放射性長尺物１２に照射されるレーザ光
を絞り込み、レーザ光のエネルギ密度を高めた切断操作
となるので、レーザ切断による開口幅を小さくし、高速
切断させることが可能となって、切断効率を向上させる
とともに、回収装置２０を設けて切断粉やガス状放射性
物質を回収するようにしたので、水中レーザ切断時に周
囲の水質を汚損させることもない。

【０１２７】

【発明の効果】本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ
切断装置によれば、同一設備で使用済制御棒や使用済燃
料チャンネルボックス等の複数種類の放射性長尺物を高
速水中レーザ切断でき、作業時間が短かくなり、作業員
の被曝作業を低減させることができ、さらに、レーザ切
断による開口幅を狭くできるので切断粉の廃棄物量を大
幅に低減させることができる。

【０１２８】また、回収装置を設けて切断粉や放射性物
質を外部に拡散するのを確実かつ有効的に防止でき、水
中レーザ切断時に周囲の水質を汚すことなく維持でき、
さらに、水中レーザ切断で貯蔵効率のよい形状に切断す
ることができて貯蔵効率を向上させ、貯蔵スペースを小
さくすることができる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装
置の一実施形態を示す全体的なシステム構成図。

【図２】本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装
置の一実施形態を示す斜視図。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は水中レーザ切断装置を構
成する燃料チャンネルボックス支持装置を正面および側
面からそれぞれ見た構成図。

【図４】（Ａ）および（Ｂ）は水中レーザ切断装置を構
成する制御棒支持装置を正面および側面からそれぞれ見
た構成図。

【図５】ＣＲ切断用レーザユニットおよびＸＹテーブル
を示す詳細図。

【図６】ＣＲ切断用レーザユニットおよびＸＹテーブル
を示す平面図。

【図７】ＦＣＢ切断用レーザユニットおよび走行テーブ
ルを示す詳細図。

【図８】ＦＣＢ切断用レーザユニットおよび走行テーブ
ルを部分的に省略して示す平面図。

【図９】使用済制御棒の切断作業手順およびレーザ切断
位置を示す図。

【図１０】使用済燃料チャンネルボックスの切断作業手
順およびレーザ切断位置を示す図。

【符号の説明】

１０ 水中レーザ切断装置 １１ 貯蔵プール １２ 放射性長尺物 １５ 本体ベースプレート １６ 放射性長尺物支持装置 １７ 昇降テーブル １８ 昇降機構 １９ 切断用レーザユニット ２０ 回収装置 ２１ アシストガス供給装置 ２５ レーザ発振器 ２６ ファイバケーブル ２８ 切断粉回収装置 ２９ 放射性物質回収装置 ３０ オペレーションフロア ３２ 回収用ホッパ ３３ 吸引ホース ３４ 切換弁 ３５ 吸引ポンプ ３６ セパレータ ３７ 回収タンク ３８ フィルタ ３９ ホース ４０ 圧力計 ４１ 回収カバー ４２ 回収ホース ４３ 湿分分離器 ４４ 還流ホース ４５ エア吸引管 ４６ 回収ホース ４７ フィルタ ４８ 排風機 ４９ 排出ホース ５０ 流体コンプレッサ（エアコンプレッサ） ５１ 供給ホース ５３ 制御装置 ５４ 制御ケーブル ５５ 使用済燃料チャンネルボックス（ＦＣＢ） ５６ 燃料チャンネルボックス支持装置 ５７ 使用済制御棒（ＣＲ） ５８ 制御棒支持装置 ６０ 本体フレーム ６２ ベース ６３ フレームアッセンブリ ６４ 受台 ６５ チャンネルボックス拘束機構 ６６ ガイド機構 ６６ａ ガイド ６７ 拘束シリンダ ６８ ＦＣＢ押えピストンロッド ６９ 継手 ７０ ベース ７１ 受台 ７２ 荷重検知機構 ７３ 支柱 ７４ フレームアッセンブリ ７５ ハンドル受け ７６ スイングクランプ装置 ７７ 連結管 ７８ 吸引管 ７９ エアシリンダ ８０ パッド ８１ 継手 ８４ スピードリミッタ ８５ スピードリミッタ押え ８６ 短尺支柱 ８８ 継手 ９０ プレート ９１ ロッド ９２ 圧縮ばね ９３ リミットスイッチ ９４ ストッパ １００ ガイドレール １０２ スプロケットチェーン機構 １０３ 昇降モータ １０４ 減速ギア装置 １０５ ドライブスプロケット １０６ ドリブンスプロケット １０７ ローラチェーン １１０ ＸＹテーブル １１１ ＦＣＢ切断用レーザユニット １１５ 下部プレート １１６ 上部プレート １１７ 載置プレート １１８ ガイドレール １１９ スライドローラ １２０ 左右駆動モータ １２３ 下部動力伝達機構 １２４ ギヤベルト機構 １２５ スクリューシャフト機構 １２７ ドライブギヤ １２８ 歯付ベルト １２９ ドリブンギヤ １３０ スクリューシャフト １３１ ボールナット １３５ 前後駆動モータ １３６ 上部動力伝達機構 １３７ ギヤベルト機構 １３８ スクリューシャフト機構 １４０ スクリューシャフト １４１ ボールナット １４４ ガイドレール １５０ ＣＲ切断用レーザユニット １５１ ベアリング装置 １５２ 回転テーブル １５３ レーザヘッド １５４ 走査光学系（レンズミラー光学系） １５５ レーザノズル １５６ レーザユニット回転モータ １５７ 動力伝達機構 １５８ ドライブギヤ １５９ 歯付ベルト １６０ ドリブンギヤ １６２ 集光レンズ １６３ 反射鏡 １６４ 対物レンズ（加工レンズ） １６５ 可視光反射鏡 １６６ 反射鏡 １６７ ライトガイド １６８ 光伝送ケーブル １７０ 切断状態監視機構 １７２ 噴射ノズル １７５ 距離測定機構 １７７ 転動ローラ １７８ リニアゲージ １７９ エアシリンダ装置 １８０ 走行テーブル（載置テーブル） １８２ 前後駆動モータ １８３ 上部動力伝達機構 １８５ ガイドレール １８６ スライドローラ １８８ スクリューシャフト １８９ ギヤベルト機構 １９０ スクリューシャフト １９１ ベアリング装置 １９２ 回転テーブル １９３ エアシリンダ装置 １９４ レーザノズル １９５ レーザヘッド １９６ 走査光学系 １９７ 集光レンズ １９８ 反射鏡 １９９ 対物レンズ（加工レンズ） ２００ 切断状態監視機構 ２０１ 噴射ノズル ２０２ 可視光反射鏡 ２０３ 反射鏡 ２０４ ライトガイド ２０５ 光伝送ケーブル ２１０ 加工間隔保持機構 ２１１ サポート ２１２ ローラ組立体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/16 Ｂ２３Ｋ 26/16 Ｇ２１Ｃ 19/375 Ｇ２１Ｃ 19/36 Ｂ (72)発明者 濱本 良男 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 小林 雅弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E068 AE00 CA09 CA17 CE02 CE08 CE09 CG02 CJ08 DB00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用済燃料チャンネルボックス、使用済
   制御棒等の放射性長尺物を被切断物として水中でレーザ
   切断する水中レーザ切断装置において、レーザ発振器で
   発振されたレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射す
   る切断用レーザユニットと、 レーザ光照射による放射性長尺物の切断時に発生する切
   断粉および二次生成物中に含まれる放射性物質を回収す
   る回収装置と、 レーザ光照射による切断時に放射性長尺物に向けてアシ
   ストガスを供給するガス供給装置と、 前記切断用レーザユニットをＸＹ方向に移動自在に支持
   するＸＹテーブルまたはＹ方向に移動自在に支持する走
   行テーブルと、 上記ＸＹテーブルまたは走行テーブルを昇降させる昇降
   機構と、 前記放射性長尺物を拘束し、支持する放射性長尺物支持
   装置と、 この放射性長尺物支持装置を貯蔵プール内に据え付ける
   本体ベースプレートと、 前記切断用レーザユニット、回収装置、ガス供給装置、
   ＸＹテーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射
   性長尺物支持装置を運転制御する制御装置とを備えたこ
   とを特徴とする放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
2. 【請求項２】 前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃
   料チャンネルボックスを拘束し、支持する燃料チャンネ
   ルボックス支持装置と、使用済制御棒を拘束し、支持す
   る制御棒支持装置とから構成され、上記両支持装置は貯
   蔵プールに据え付けられた本体ベースプレートに遠隔操
   作で各々単独に着脱自在に取り付け得る取付構造を有す
   る請求項１記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
3. 【請求項３】 前記切断用レーザユニットは、レーザ発
   振器からのレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射す
   るレーザヘッドを備え、このレーザヘッドと上記放射性
   長尺物との距離を測定する距離測定機構を設けた請求項
   １記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
4. 【請求項４】 前記切断用レーザユニットには切断状態
   監視機構が設けられ、この切断状態監視機構で上記切断
   用レーザユニットによる切断状態を監視するように構成
   した請求項１記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装
   置。
5. 【請求項５】 前記制御棒支持装置には制御棒を支持す
   る受台に荷重検知機構が設けられ、この荷重検知機構で
   スピードリミッタの切断分離を検出するようにした請求
   項２記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
6. 【請求項６】 前記回収装置は、使用済制御棒の切断粉
   を回収可能に構成され、使用済制御棒の切断位置に合せ
   て切断粉の吸収回収位置を制御可能に構成した請求項１
   記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
7. 【請求項７】 前記回収装置は、使用済燃料チャンネル
   ボックスの切断粉を回収可能に構成され、使用済燃料チ
   ャンネルボックス切断時に使用済燃料チャンネルボック
   ス内を吸引回収する構成とした請求項１記載の放射性長
   尺物の水中レーザ切断装置。
8. 【請求項８】 前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃
   料チャンネルボックスを起立状態で支持する燃料チャン
   ネルボックス支持装置と使用済制御棒を起立状態で支持
   する制御棒支持装置とを有し、使用済燃料チャンネルボ
   ックスと使用済制御棒の双方を切断用レーザユニットで
   それぞれレーザ切断可能に構成した請求項１記載の放射
   性長尺物の水中レーザ切断装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、ＸＹテーブルまたは走
   行テーブル、昇降機構および放射性長尺物支持装置を運
   転制御し、切断用レーザユニットのレーザヘッドと被切
   断物の放射性長尺物の隙間をコントロール可能に構成し
   た請求項１記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。
10. 【請求項１０】 前記燃料チャンネルボックス支持装置
    は被切断物の使用済燃料チャンネルボックスを起立状態
    で貯蔵プール内に支持する一方、起立状態に支持された
    角筒状使用済燃料チャンネルボックスの対角線上コーナ
    部に対をなす切断用レーザユニットを外側から臨ませ、
    使用済燃料チャンネルボックスの対角線上コーナ部を２
    箇所同時切断可能に構成した請求項１記載の放射性長尺
    物の水中レーザ切断装置。