JP2004101268A - 炉底部作業装置および作業方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弧状の断面を有する躯体10と、この躯体10に取り付けられ前記躯体10を前記断面に直交する方向に移動させる第1の推進手段13と、前記躯体10に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第2の推進手段22a,22b,22cと、前記躯体10の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段31aと、前記躯体10に取り付けられた作業ヘッド50と、前記第1の推進手段、前記第2の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置100とを備えた構成とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉(BWR)の圧力容器の内部の底部において点検検査、予防保全あるいは補修作業を行う炉底部作業装置および作業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の構造は図11に示すようになっている。すなわち、圧力容器1の内部に構造物として上部格子板2、炉心支持板3、CRD(制御棒駆動機構)ハウジング4、スタブチューブ5が設置されている。上部格子板2と炉心支持板3の間には燃料集合体6が、また、炉心支持板3とCRDハウジング4の間には制御棒案内管7が取り外し可能に設置されている。CRDハウジング4の相互間にはインコア案内管8が設置されている。
【0003】
このような構造の沸騰水型原子炉の炉底部で作業を行う場合には、装置を挿入するために目的とする場所の燃料集合体6、制御棒案内管7、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、作業装置を当該場所に設置したのち、作業装置を遠隔で動作させている。
【0004】
例えば下記特許文献1には燃料集合体、制御棒案内管、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、先端にテレビカメラを取り付けた一方向のみに屈曲し得る線条のタイプのガイド体を押し込むことによって広範囲の検査等を行う装置が開示されている。
【0005】
また下記特許文献2には、炉内構造物を取り外した後、中性子束モニタハウジングを把持し周回駆動する作業機構を装置本体から繰り出し、中性子束モニタハウジングの補修点検を行う装置が開示されている。
【0006】
しかしながら、特許文献1に開示された装置は1箇所から挿入し広い範囲で作業可能であるが、炉底部の溶接部であるスタブチューブと圧力容器(RPV)の溶接部およびスタブチューブとCRDハウジングの溶接部のうち、スタブチューブとCRDハウジングの溶接部には寸法的に適用が困難であるし、磨き作業のように反力を受ける作業には適さない。
【0007】
特許文献2に開示された装置は反力を受ける作業も位置精度よく施工可能であるが、1箇所の設置により作業できる範囲が限定される。このように構成された炉底部作業装置においては、1回の設置作業で、炉底部の広範囲で、目的とされる溶接部に、反力を受けながら精度良く保全作業を行うことができない。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−288197号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平7−63879号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の炉底部作業装置においては、反力を受ける作業を含めて、少ない設置作業で広い範囲の溶接部の点検検査、予防保全、研磨および補修作業を行うことができないという問題がある。
【0011】
そこで本発明は、燃料集合体、制御棒案内管等を取り外す準備作業を最少限に抑え、原子炉炉底部の広い範囲の点検、補修等を行うことのできる炉底部作業装置および作業方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、弧状の断面を有する躯体と、この躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に直交する方向に移動させる第1の推進手段と、前記躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第2の推進手段と、前記躯体の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段と、前記躯体に取り付けられた作業ヘッドと、前記第1の推進手段、前記第2の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置とを備えた構成とする。
【0013】
請求項2の発明は、前記躯体の弧の内側に取り付けられ作業対象物に接触しながら回転する従輪とセンサとを有する走行距離計測器を備えた構成とする。
請求項3の発明は、前記躯体は前記弧状をなす断面に平行な方向にヒンジ機構によって互いに結合された複数のブロックからなり、前記ヒンジ機構を回転させるアクチュエータと、前記第2の推進手段の推力の方向を変える回動機構を備えている構成とする。
【0014】
請求項4の発明は、前記躯体の弧の外側に取り付けられた距離測定装置と、この距離測定装置および前記走行距離計測器からの信号を処理する演算器とを備えている構成とする。
【0015】
請求項5の発明は、原子炉内の制御棒案内管を取り外した箇所のCRDハウジングの上部に円筒状の本体を有する支援装置を設置し、前記本体内を通して請求項1記載の炉底部作業装置を炉底部に設置し、前記炉底部作業装置に接続された動力・情報伝達手段を前記支援装置に設けられた動力・情報伝達手段取扱装置によって取り扱いながら原子炉底部における作業を行う構成とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態の炉底部作業装置を図1,2,3を参照して説明する。本実施の形態の炉底部作業装置は、図1に示すように、半円弧状の断面を有し、上部の内径がCRDハウジング外径とほぼ同じ、下部の内径がスタブチューブ外径にほぼ同じで、外径が276mm以下の躯体10と、この躯体10に取り付けられたモータ11とスクリュー12から構成され躯体10をその半円弧状断面に垂直の方向に移動させる第1の推進手段である垂直方向推進機13と、モータ20とスクリュー21から構成され回転軸が互いに90度をなすように取り付けられ躯体10をその半円弧状断面に平行の方向移動させる第2の推進手段である2個の平行方向推進機22a,22bと、躯体10の半円弧の両端を結ぶ方向に駆動するように取り付けられたもう1個の第2の推進手段である平行方向推進機22cを備えている。
【0017】
また本実施の形態の炉底部作業装置は、躯体10の曲率半径の小さい側(内側)に離間して取り付けられた2個のモータ30a,30b(30bは図示せず)により回転する駆動手段である駆動車輪31a,31b(31bは図示せず)と、同じく躯体10の曲率半径の小さい側に取り付けられた従輪40とセンサ41から構成される走行距離計測器42と、半円弧の片側又は両側に取り付けられたテレビカメラやブラシ等の作業ヘッド50と、遠隔でそれぞれの動作を行わせる制御装置100と、この制御装置100と躯体10を接続するケーブル60およびホース70とを備えている。
【0018】
このように構成された本実施の形態の炉底部作業装置を原子炉水中に投下し、垂直方向推進機13および平行方向推進機22a,22bを制御装置100から遠隔で動作させて、図11に示した炉心から燃料集合体6と制御棒案内管7を取り外したセルの上部格子板2と炉心支持板3の開孔部から炉底部に進入させる。
【0019】
平行方向推進機22a,22b,22cは図2に示すように躯体10の半円弧状断面に平行の方向の推力の組み合わせにより躯体10を前後左右に移動させ、あるいは旋回させることが可能である。炉底部における鉛直方向の移動は垂直方向推進機13の推力により、水平方向の移動は平行方向推進機22a,22b,22cによる。これらの移動機能を使用して、目的のCRDハウジング4に位置決めを行った後に、平行方向推進機22a,22bの推力によりCRDハウジング4、スタブチューブ5に近接して、駆動車輪31a,31bにより周回しながら作業ヘッド50により作業を行う。作業終了後、図3に示すように、次のCRDハウジング4、スタブチューブ5へ移動して同様の作業を行う。
【0020】
このように本実施の形態の炉底部作業装置は、燃料集合体6、制御棒案内管7、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、垂直方向推進機13と、平行方向推進機22a,22b,22cを使用して、上部格子板2、炉心支持板3の開孔を通過し炉底部に到達する。そして、平行方向推進機および垂直方向推進機を使用してCRDハウジング4に位置決めしたのち、平行方向推進機により、駆動車輪31a,31bをCRDハウジング4に押し付けながら回転させることにより、その周りを回転する。躯体10の半円弧の片側または両側に取り付けた作業ヘッド50でCRDハウジング4の全周の作業が可能である。同時に走行距離計測器42の従輪40も押し付けられて回転センサにより移動距離が計算され、位置検出が行われる。全周の作業が終了後、垂直方向推進機および平行方向推進機により、次のCRDハウジングに位置決めして同じように作業を行う。
【0021】
本実施の形態の炉底部作業装置によれば、燃料集合体6、制御棒案内管7等を多数取り外すことなく、原子炉底部の点検検査、予防保全、補修等の作業を行うことができ、作業を短時間に実施することができる。また、構造物を基点に確実な移動を行い、走行距離計測器42により位置が把握できるため、作業品質がよい。このように最少限の準備作業で、広範囲、多種類、高品質の作業が可能となり、原子力発電所の定期検査時間の短縮、稼動率の向上に寄与することができる。
【0022】
次に、本発明に係る炉底部作業装置の第2の実施の形態を図4,5を用いて説明する。本実施の形態の炉底部作業装置においては躯体10は3つのブロックから成り、これらのブロックはモータ25a,25bによって能動的に回転するヒンジ26a,26bによって相互に結合されている。なお図示されていないが、躯体10には平行方向推進機の方向を変える回動機構を備えている。
【0023】
本実施の形態の炉底部作業装置は、図5(a)に示すように炉心支持板3を通過する場合には、躯体10が屈曲するようにヒンジ26a,26bを回転させることによって外形断面積を小さくすることができる。また炉底部において狭い隙間を通過する場合には、図5(b)に示すように、躯体10が展開するようにヒンジ26a,26bを回転させることによって狭隘な隙間の通過が可能となる。
【0024】
本実施の形態の炉底部作業装置は、ヒンジ機構26a,26bにより躯体10の断面形状を変化させることが可能であり、炉心支持板3を通過する時の形状と炉底部における形状を変化させることができるので、CRDハウジング4とインコア案内管8の間を容易に通過することができ、より広範囲の作業が可能となる。また、より大型の作業ヘッドを搭載することも可能になる。
【0025】
次に、本発明に係る炉底部作業装置の第3の実施の形態を図6,7を用いて説明する。この実施の形態の炉底部作業装置は、図6に示すように、躯体10の背面に取り付けられた超音波距離計80と、その出力を信号処理し最短距離を検出する検出回路(図示せず)を備えている。
【0026】
この実施の形態によれば、躯体10の位置がCRDハウジング4に沿って図6(a)のa,b,cの位置に回転するに伴って、図7に示すように隣接するCRDハウジング4a,4cやインコア案内管8からの音波の反射により超音波距離計80の出力が変化する。この出力のピークを求めることにより最近接位置を検出し、原子炉に対する炉底部作業装置の絶対角度を知ることが可能となる。
【0027】
本実施の形態の炉底部作業装置は、CRDハウジング4に近接して回転するときに、超音波距離計80の出力信号の最短距離位置から隣接するCRDハウジングを検出し、それによって自己の位置を特定することができる。また回転に伴って次の隣接するCRDハウジングを検出することにより走行距離計測器42の誤差を修正することが可能で、より正確な位置検出が出来るため、データの信頼性が向上する。
【0028】
以上のように本実施の形態によれば、炉底部作業装置の回転位置を原子炉に対して正確に検出することができるため、位置の再現性が確保され、作業品質が向上する。また位置決め精度が向上するため作業位置の図上指示が可能となる。
【0029】
次に、本発明の第4の実施の形態に係る炉底部作業方法を図8,9を用いて説明する。この炉底部作業方法は、図8に示すように、炉外と動力・情報を送受する伝達手段であるケーブル60およびホース70が接続された前記第1ないし第3の実施の形態の炉底部作業装置10aを、制御棒案内管7を取り外した箇所のCRDハウジング4の上部に取り付けられる支援装置110によって炉底部に導入する。
【0030】
支援装置110は、CRDハウジングの上部に設置される円筒状の本体を有し、この本体の中に、下端がスロープ111になっているガイド管112と、モータ120、ネジ121、リニアガイド122から構成されガイド管112を上下移動させる上下機構124と、この上下機構124上に取り付けられたモータ130およびローラ131から構成される送り機構132と、先端部分にホース70とケーブル60を固定し車輪140が取り付けられ一部が送り機構132のローラ131に挟まれている可撓性の線材141とが備えられている。車輪140と線材141は動力・情報伝達手段取扱装置を構成する。
【0031】
本実施の形態の炉底部作業方法は、図9に示すように上下機構124を最上部に位置させ、また、送り機構132により可撓性の線材141をガイド管112の根元まで引き上げ、炉底部作業装置10aを支援装置110内に収納した状態で、制御棒案内管7を取り外した炉下部に設置する。次に、上下機構124を動作させガイド管112を炉底部まで下降させると同時に炉底部作業装置10aを支援装置110から炉底部へ移動させる。その後、炉底部作業装置10aを所定のCRDハウジング4に移動させながら、送り機構132によりケーブル60とホース70を線材141により送り込む。線材141の先端の車輪140により炉底部をスムースに移動可能である。
【0032】
本実施の形態の炉底部作業方法は、支援装置110が、炉底部作業装置10aに接続されたケーブル60やホース70の繰り出し、収納を補助する可撓性の線材141とその送り機構132により支援するため、垂直方向推進機および平行方向推進機の負荷を軽減することができ、容易に移動することができる。またケーブルやホースの引きまわしが安定するため作業性が向上し、炉底部作業装置の適用性が拡大する。
【0033】
以上のように本実施の形態によれば、支援装置110と炉底部作業装置10aを組み合わせることにより、ケーブル60とホース70を炉底部作業装置10aにより長い距離牽引する必要がなく炉底部作業装置10aが移動しやすく、炉底部広範囲の作業を行うことができる。
【0034】
次に、本発明の第5の実施の形態に係る炉底部作業方法を図10を用いて説明する。この実施の形態は、前記第4の実施の形態の構成に加えて、ガイド管112に取り付けられたTVカメラ等の撮像機150および照明151を備えている。
【0035】
この実施の形態の炉底部作業方法によれば、ケーブル60とホース70の状態、炉底部作業装置10aの位置、可撓性の線材141のスタブチューブ5との位置関係等を遠隔で把握し正確な作業を行うことができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料集合体、制御棒案内管等を取り外す準備作業を最少限に抑え、原子炉炉底部の広い範囲の点検、補修等を行うことのできる炉底部作業装置および作業方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の炉底部作業装置の構成を示す斜視図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の炉底部作業装置の水平方向の移動(a),(b),(d)および旋回(c)動作を説明する平面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態の炉底部作業装置の隣接するCRDハウジングあるいはスタブチューブ間の移行動作を説明する平面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態の炉底部作業装置の構成を示す平面図。
【図5】本発明の第2の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明し、(a)は屈曲した状態、(b)は展開した状態を示す平面図。
【図6】本発明の第3の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明し、(a)は平面図、(b)は縦断面図。
【図7】本発明の第3の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明する曲線図。
【図8】本発明の第4の実施の形態の炉底部作業方法を説明する炉底部の縦断面図。
【図9】本発明の第4の実施の形態の炉底部作業方法の動作を説明する炉底部の縦断面図。
【図10】本発明の第5の実施の形態の炉底部作業方法を説明する炉底部の縦断面図。
【図11】本発明の係る沸騰水型原子炉の縦断面図。
【符号の説明】
1…圧力容器、2…上部格子版、3…炉心支持板、4,4a,4c…CRDハウジング、5,5a,5c…スタブチューブ、6…燃料集合体、7…制御棒案内管、8…インコア案内管、10…躯体、10a…炉底部作業装置、11…モータ、12…スクリュー、13…垂直方向推進機、20…モータ、21…スクリュー、22a,22b,22c…平行方向推進機、25a,25b…モータ、26a,26b…ヒンジ、30…モータ、31a…駆動車輪、40…従輪、41…センサ、42…走行距離計測器、50…作業ヘッド、60…ケーブル、70…ホース、80…超音波距離計、100…制御装置、110…支援装置、111…スロープ、112…ガイド管、120…モータ、121…ネジ、122…リニアガイド、124…上下機構、130…モータ、131…ローラ、132…送り機構、140…車輪、141…線材、150…撮像機、151…照明。
Claims (5)
- 弧状の断面を有する躯体と、この躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に直交する方向に移動させる第1の推進手段と、前記躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第2の推進手段と、前記躯体の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段と、前記躯体に取り付けられた作業ヘッドと、前記第1の推進手段、前記第2の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置とを備えたことを特徴とする炉底部作業装置。
- 前記躯体の弧の内側に取り付けられ作業対象物に接触しながら回転する従輪とセンサとを有する走行距離計測器を備えたことを特徴とする請求項1記載の炉底部作業装置。
- 前記躯体は前記弧状をなす断面に平行な方向にヒンジ機構によって互いに結合された複数のブロックからなり、前記ヒンジ機構を回転させるアクチュエータと、前記第2の推進手段の推力の方向を変える回動機構を備えていることを特徴とする請求項1記載の炉底部作業装置。
- 前記躯体の弧の外側に取り付けられた距離測定装置と、この距離測定装置および前記走行距離計測器からの信号を処理する演算器とを備えていることを特徴とする請求項2記載の炉底部作業装置。
- 原子炉内の制御棒案内管を取り外した箇所のCRDハウジングの上部に円筒状の本体を有する支援装置を設置し、前記本体内を通して請求項1記載の炉底部作業装置を炉底部に設置し、前記炉底部作業装置に接続された動力・情報伝達手段を前記支援装置に設けられた動力・情報伝達手段取扱装置によって取り扱いながら原子炉底部における作業を行うことを特徴とする炉底部作業方法。
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