JP2004294373A

JP2004294373A - 原子炉内作業支援方法および装置

Info

Publication number: JP2004294373A
Application number: JP2003090024A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Kimura; 元比古木村; Mitsuaki Shimamura; 光明島村; Tomoyuki Ito; 智之伊藤; Yasuhiro Yuguchi; 康弘湯口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】燃料交換機を使用せずに、燃料交換中に炉内の点検検査作業の監視支援やケーブル処理の支援を行うことのできる、原子炉内作業支援方法および装置を提供する。
【解決手段】原子炉のコアスプレー配管水平部を走行する走行部１０と、この走行部１０に取り付けられ原子炉内作業を監視または補助する支援機器４０，４５と、この支援機器および前記走行部を制御する制御装置とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型の原子炉圧力容器内での点検検査や予防保全作業を監視または補助し支援する原子炉内作業支援方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の構成は図９に示すようになっている。圧力容器１の内側には２本のコアスプレー配管２が取り付けられており、その直上には給水スパージャ３が取り付けられている。炉心を構成するシュラウド４と圧力容器１の間にはジェットポンプ５が据え付けられている。コアスプレー配管２は圧力容器１から炉内に入ったところでティー７により分岐され、左右の水平部を経て下降しシュラウド上部胴に接続されている。
【０００３】
上記のような構成の沸騰水型原子炉は毎年一回の定期検査を義務付けられており、停止期間中に圧力容器内の各種装置の検査や取替え作業を水中遠隔で行う。従来この定検時には各種装置の吊り下げや位置決め、照明及びカメラの取り扱い、ホースやケーブルのハンドリングを炉心上部の燃料交換機を使用して作業員が行っている。燃料交換機は１基しか設置されていないため、同時並行作業は困難である。ところが近年電力自由化の影響もあり、原子力発電所の稼働率の向上がさらに重要性を増しており、従来直列作業で行っていた作業も並列化を迫られている。
【０００４】
また、定期点検時に燃料集合体の交換と炉内での位置の移動（シャッフリング）は必須の工程であるが、このとき燃料交換機は燃料集合体の移動のために占有されるため、燃料交換機からカメラや照明器具を吊り下げて作業の監視支援やケーブルの引き回しの支援を同時に行うことはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、燃料交換機を使用せずに、燃料交換中に炉内の点検検査作業の監視支援やケーブル処理の支援を行うことのできる、原子炉内作業支援方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は原子炉内作業支援装置であり、原子炉のコアスプレー配管水平部を走行する走行部と、この走行部に取り付けられ原子炉内作業を監視または補助する支援機器と、この支援機器および前記走行部を制御する制御装置とを備えた構成とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記走行部は、炉水中において回転するプロペラによって前記走行部を三次元方向に駆動する推進機を備えている構成とする。
請求項３の発明は、前記走行部は、炉水中において前記走行部に浮力を付与する浮力体を備えている構成とする。
【０００８】
請求項４の発明は、前記支援機器は前記走行部の下部に、回動する雲台または昇降する巻上げ機またはマスト部材または超弾性ワイヤからなる伸展機構を介して取り付けられている構成とする。
請求項５の発明は、前記支援機器は、照明器具または撮像機器またはマニピュレータの少なくともいずれか一つである構成とする。
【０００９】
請求項６の発明は、前記走行部の上部に原子炉の給水スパージャ位置を上回る長さの吊り耳を備え、炉外と連絡するケーブル・ホースを前記吊り耳の上部に固定した構成とする。
【００１０】
請求項７の発明は原子炉内作業支援装置であり、、原子炉内作業を監視または補助する支援機器を取り付けられた走行部を原子炉圧力容器内壁に沿ってコアスプレー配管上に吊り降ろし、前記走行部を前記コアスプレー配管の水平部に沿って移動させて原子炉内作業を監視または補助する構成とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示す。本実施の形態の原子炉内作業支援装置は、コアスプレー配管２上を走行する走行部１０と、この走行部１０にケーブル・ホース９０を介して接続され、炉上部に置かれた制御装置（図示せず）を備えている。走行部１０は一対の走行車輪２１ａ，２１ｂ、およびモータ２２を備え、モータ２２と走行車輪２１ａ，２１ｂはベルト２３によって連結されている。
【００１２】
走行部１０の上部には吊り耳３０が設けられ、側部には圧力容器１の内壁に接触するように配置されたガイド車輪２５が設けられ、下部には雲台５０が取り付けられている。雲台５０は回転と首振り用のモータ５１，５２を備え、カメラ４０および照明器具４５を備えている。
【００１３】
走行部１０は、吊り耳３０を炉上部の燃料交換機補助ホイストまたは天井クレーンに取り付けた吊り具により把持し、コアスプレー配管２に装着した後吊り具を切り離す。その後、制御装置を操作してモータ２２を回転すると走行車輪２１ａ，ｂが回転し走行部１０が左右に移動する。垂直方向はガイド車輪２５により圧力容器１に位置決めされる。照明器具４５を取り付けてあるので、カメラ４０によって良好な映像を得ることができる。雲台５０にはカメラ４０と照明器具４５を取り付けてあり、それらの方向を制御装置から自由に制御できるため、必要な箇所の映像を得ることができる。
【００１４】
本実施の形態によれば、燃料交換機を使用せずに、監視位置を遠隔で変えながら炉内作業をカメラで監視できるため、炉内の作業性が向上し燃料交換作業との並行作業が容易に行えるようになる。したがって、定検期間が短縮し、原子炉の稼働率を向上することができる。
【００１５】
図２は本発明の第２の実施の形態を示し、走行部に推進機と浮力体を取り付けた例である。すなわち、走行部１０上部の左右に斜め４５度に取り付けたモータ８１ａ，８１ｂとプロペラ８２ａ，８２ｂから構成される推進機８０ａ，８０ｂと、走行部１０中央左右に取り付けたモータ８１ｃ，８１ｄとプロペラ８２ｃ，８２ｄから構成される推進機８０ｃ、８０ｄ、および走行部１０の上部に取り付けた浮力体６５ａ，６５ｂを備えている。
【００１６】
走行部１０は推進機８０ａ，８０ｂの回転方向を制御装置から制御することにより、上下左右に移動する。また推進機８０ｃ，８０ｄの回転方向を制御することにより，前後方向の移動ができる。浮力体６５ａ，６５ｂはその大きさにより浮力の調節が可能である。
【００１７】
走行部１０の水中重量を推進機８０ａ，８０ｂの合計上昇推力以下に調整し、吊り耳３０を炉上部の燃料交換機補助ホイストまたは天井クレーンに取り付けた吊り具により把持し、走行部１０をコアスプレー配管２に装着したのちに吊り具を切り離すか、または炉上部より推進機８０ａ〜８０ｄにより移動据え付け後に、推進機８０ａ〜８０ｄを使用して寸法的に車輪走行で移動できないコアスプレー配管２のティー７を乗り越えての移動または別系統のコアスプレー配管２への乗り移りを遠隔で行う。
【００１８】
この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、推進機８０ａ〜８０ｄを備えているので、炉水中を遊泳移動することができ、作業状況に応じて異なるコアスプレー配管２にも移動することができ、広い範囲を監視することができる。また、浮力体６５ａ，６５ｂを備えていることにより、コアスプレー配管２に掛かる荷重を低減することができるとともに、浮力体６５ａ，６５ｂの位置を変化させることにより、走行部１０の重心の位置を制御し、吊り下げ取り付け時の姿勢を安定させることができる。このようにして、コアスプレー配管への取り付け、移動および取り外しを燃料交換機を使用せずに行えるため、燃料交換機を使用する工程と全く独立に工程を組み作業を行うことができる。
【００１９】
つぎに本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、図３に示すように、走行部１０と雲台５０のあいだが、ワイヤロープ７２０とモータ７２１と巻取りドラム７２２から構成される巻上げ機７２と、モータ７３１とケーブルドラム７３２から構成されるケーブル巻取り機７３と、滑車７４を備えた昇降装置７０とによって連結されている。
【００２０】
この第３の実施の形態の原子炉内作業支援装置においては、走行部１０をコアスプレー配管２に取り付けた後位置を決め、炉外の制御装置から遠隔でモータ７２１、７３１を回転させることにより、ワイヤロープ７２０とケーブル・ホース９０が繰り出し、巻き取りされる。これにより滑車７４を介して雲台５０を上下させ、カメラ４０および照明器具４５の位置を決める。
【００２１】
この実施の形態によれば、カメラ４０を上下左右二次元的に移動し位置決めできるため、炉内の監視やケーブルの補助作業等を広範囲に行うことができ、作業性が大幅に向上する。またカメラ４０がシュラウドと圧力容器の隙間部（アニュラス部）まで移動可能になるため、作業支援範囲が拡大する。
【００２２】
つぎに本発明の第４の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、図４に示すように、走行部１０の上部に設けられる吊り耳３０を給水スパージャ３の上へ抜け出るまで長くし、吊り耳３０の上端近くにケーブル押え３１を設けた構成である。その他の構成は第３の実施の形態と同じである。
【００２３】
この実施の形態の炉内作業支援装置においては、吊り耳３０およびケーブル押え３１が給水スパージャ３の上部に出るように構成されているので、吊り耳３０と、給水スパージャ３の干渉を避けることができると同時に、ケーブル・ホース９０をケーブル押え３１により固定し、ケーブル・ホース３０と給水スパージャ３の干渉を避けることができる。
【００２４】
つぎに本発明の第５の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、図５に示すように、互いにスライド可能に取り付けられた複数のマスト部材７５からなる梯子状の昇降機構７６と、ワイヤロープ７２０とモータ７２１と巻き取りドラム７２２から構成される巻上げ機７２と、モータ７３１とケーブルドラム７３２から構成されるケーブル巻取り機７３とを備えた構成である。走行部１０および吊り耳３０の構成は第４の実施の形態におけると同じである。
【００２５】
炉外に設けられた制御装置から巻上げ機７２とケーブル巻取り機７３を制御しそれらの高さを制御することにより、昇降装置７６下端の雲台５０の位置を制御する。
この第５の実施の形態によれば、雲台５０の位置と姿勢の安定性が向上し、また反力を受ける作業時の位置安定性が確保される。
【００２６】
つぎに本発明の第６の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、図６に示すように、走行部１０の上部左右に斜め４５度に取り付けたモータとプロペラから構成される推進機８０ａ，８０ｂと、走行部１０の中央左右に取り付けたモータとプロペラから構成される推進機８０ｃ，８０ｄ、および走行部１０の上部の吊り耳３０に取り付けた浮力体６５を備えている。
【００２７】
推進機８０ａ，８０ｂの回転方向を炉外に設けた制御装置から制御することにより、走行部１０は上下左右に移動することができる。また推進機８０ｃ，８０ｄの回転方向を制御することにより、前後方向に移動することができる。浮力体６５はその大きさにより浮力の調節が可能である。
【００２８】
走行部１０、雲台５０等の合計の水中重量を推進機８０ａ，８０ｂの合計上昇推力以下に調整し、吊り耳３０を炉上部の燃料交換機補助ホイストまたは天井クレーンに取り付けた吊り具により把持し、走行部１０をコアスプレー配管２に装着する。その後、吊り具を切り離すかまたは炉上部より推進機８０ａ〜８０ｄにより移動据え付け後に、推進機８０ａ〜８０ｄを使用して寸法的に車輪走行で移動できないコアスプレー配管２のティー７を乗り越えて移動し、または別系統のコアスプレー配管２への乗り移りを、遠隔制御で行う。
【００２９】
つぎに本発明の第７の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は図７に示すように、マスト部材７５から構成された昇降装置７６の下端に取り付けられたマニピュレータ６０を備えている。マニピュレータ６０は、回転および回動可能に取り付けられたリンク６１と、リンク６１の先に順次回動可能に取り付けられたリンク６２，６３，６４、およびリンク６４の先に回転可能に取り付けられたハンド６０ａからなる。
【００３０】
この実施の形態の原子炉内作業支援装置は、走行部１０および昇降装置７６を遠隔で制御し目的位置に位置決め後、マニピュレータ６０を制御装置から制御して、他の作業装置のケーブルやホースが炉内のシュラウドやジェットポンプ等の構造物に干渉しないように操作する。
【００３１】
つぎに本発明の第８の実施の形態を説明する。この実施の形態の原子炉内作業支援装置は図８に示すように、３本の超弾性ワイヤ１１１と、３角形の頂点を持ち、それぞれの頂点に３本の超弾性ワイヤ１１１を保持する支持部材１１２から構成される伸展機構１１０を備えている。その他の構成は第５の実施の形態と同じである。
【００３２】
巻上げ機７２により巻き上げられた状態では超弾性ワイヤ１１１は、コイル状に折り畳まれ短尺になっている。巻上げ機７２を動作させてワイヤロープ７２０を吊り降ろすと、超弾性ワイヤ１１１は回転しながら図８（ｃ）に示すように断面が三角形になるように伸展する。下端に取り付けたカメラ４０等を常に一定方向を向け、安定的な映像を得るために下端を伸展機構１１０の回転と逆回転する。
この第８の実施の形態によれば、伸展比率の高い伸展機構を得ることができ、小型軽量の装置を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料交換機を使用せずに、燃料交換中に炉内の点検検査作業の監視支援やケーブル処理の支援を行うことのできる原子炉内作業支援方法および装置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の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は原子炉内に設置した状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示す正面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。
【図７】本発明の第７の実施の形態の原子炉内作業支援装置の要部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。
【図８】本発明の第８の実施の形態の原子炉内作業支援装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う平面図。
【図９】従来の原子炉を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…圧力容器、２…コアスプレー配管、３…給水スパージャ、４…シュラウド、５…ジェットポンプ、７…ティー、１０…走行部、２１ａ，２１ｂ…走行車輪、２２…モータ、２３…ベルト、２５…ガイド車輪、３０…吊り耳、３１…ケーブル押え、４０…カメラ、４５…照明器具、５０…雲台、６５，６５ａ，６５ｂ…浮力体、６０…マニピュレータ、６０ａ…ハンド、６１，６２，６３，６４…リンク、７０…昇降装置、７２０…ワイヤロープ、７２１…モータ、７２２…巻取りドラム、７２…巻上げ機、７３…ケーブル巻取り機、７３１…モータ、７３２…ケーブルドラム、７４…滑車、７５…マスト部材、７６…昇降機構、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ…推進機、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８３…モータ、８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８４…プロペラ、９０…ケーブル・ホース、１１０…伸展機構、１１１…超弾性ワイヤ、１１２…支持部材。

Claims

原子炉のコアスプレー配管水平部を走行する走行部と、この走行部に取り付けられ原子炉内作業を監視または補助する支援機器と、この支援機器および前記走行部を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする原子炉内作業支援装置。
前記走行部は、炉水中において回転するプロペラによって前記走行部を三次元方向に駆動する推進機を備えていることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業支援装置。
前記走行部は、炉水中において前記走行部に浮力を付与する浮力体を備えていることを特徴とする請求項２記載の原子炉内作業支援装置。
前記支援機器は前記走行部の下部に、回動する雲台または昇降する巻上げ機またはマスト部材または超弾性ワイヤからなる伸展機構を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業支援装置。
前記支援機器は、照明器具または撮像機器またはマニピュレータの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業支援装置。
前記走行部の上部に原子炉の給水スパージャ位置を上回る長さの吊り耳を備え、炉外と連絡するケーブル・ホースを前記吊り耳の上部に固定したことを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業支援装置。
原子炉内作業を監視または補助する支援機器を取り付けられた走行部を原子炉圧力容器内壁に沿ってコアスプレー配管上に吊り降ろし、前記走行部を前記コアスプレー配管の水平部に沿って移動させて原子炉内作業を監視または補助することを特徴とする原子炉内作業支援方法。