JP2008261807A

JP2008261807A - 原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル

Info

Publication number: JP2008261807A
Application number: JP2007106331A
Authority: JP
Inventors: Koichi Soma; 浩一相馬; Yasuhiro Yuguchi; 康弘湯口; Hisashi Hozumi; 久士穂積
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】本発明は原子力発電所の原子炉圧力容器の底部に設けられた構造物の間隙を遊泳可能に小型化し、かつ構造物等の間隙でスタックする危険を回避できる外観形状の採用と、操作性の向上が図られた原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供する。
【解決手段】略楕円体で一部が透明な耐圧ケーシングに、前後方向推進装置と、上下方向推進装置と、目視検査用のカメラと、照明装置と、前後方向ガイドローラと、上下方向ガイドローラと、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを遠隔操作するコントローラに接続する制御用ケーブル等が設けられて構成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば原子力発電所における原子炉圧力容器の内部に設けられた原子炉内構造物の目視検査に適用される遊泳式の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルに関する。

原子力発電プラントの原子炉圧力容器は、定期検査の際には放射線の遮蔽のために内部が水で満たされる。このような原子炉圧力容器の内部で水中カメラを使った外観点検等を実施する際は、遠隔から操作可能な小型潜水艇式の水中カメラ装置である原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルが使用される。

このような小型潜水艇式の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルは、通常水中で中性浮力になるように重量が調節される。また、水中カメラ装置はパン、チルトなどの回転軸を備え視野範囲を広げる工夫をしている。水中での推進力はモータとスクリュウにより構成されるスラスタを上下方向、前後方向等に複数備えて、原子炉圧力容器のウェル上部のフロアに配置された制御装置およびジョイスティックで操作され、制御ケーブルを通じて制御信号および動力が伝えられ、遠隔から操作可能な構成になっている。
特開平７−６９２８４号公報

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルは、原子力発電プラントの原子炉圧力容器に収容される炉心シュラウドが備えるシュラウドサポートや原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、そのスタブチューブ、インコアモニタ等の作業環境の悪い炉内構造物の点検に使用されており、国内外ともに今後も使用が見込まれる。

しかしながら、従来の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルでは、サイジング上の課題から原子炉圧力容器に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、そのスタブチューブ、インコアモニタ、シュラウドサポート等の炉内構造物間の間隙や、これら炉内構造物と原子炉圧力容器との間隙の場所によっては通過が困難であったり、あるいは通過の途中で原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルがこれらの間隙にスタックしたりする恐れがある。また原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの操作は難しく、操作員の技能に依るところが大きく、所要の操作訓練を必要とするという課題であった。

本発明はこれらの課題を解決するためになされたもので、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを小型化し、かつ炉内構造物等の間隙でスタックする危険を回避できる外観形状の採用と、操作性の向上が図られた原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため本発明では、水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載した耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の移動操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、前記推進装置を前記耐圧ケーシングに内装し、前記耐圧ケーシングを平面視において略楕円形状となる略楕円体または略円盤体で突起のない形状としたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供する。

また、上述の課題を解決するため本発明では、水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載し耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向、左右方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、前記推進装置を前記耐圧ケーシングに内装し、前記耐圧ケーシングを略球体または略楕円体で突起のない形状としたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供する。

さらに、上述の課題を解決するため本発明では、水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載し耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向、左右方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、前記推進装置は径方向に対向した一対の推進機構が相反する方向に推進力を発生させるように構成されたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供する。

本発明によれば、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを小型化し、かつ炉内構造物等の間隙でスタックする危険を回避できる外観形状の採用と、操作性の向上が図られた原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルを提供することができる。

本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。

図１および図２は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング３、インコアモニタの周辺に本実施形態における原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を配置した一例を示す図である。

図１および図２に示すように、原子炉圧力容器２の底部には上方へ向かって制御棒駆動機構ハウジング３が制御棒駆動機構ハウジングスタブチューブ４を介して溶接され、またインコアモニタハウジング５がインコアモニタハウジングスタブチューブ６を介して溶接される。制御棒駆動機構ハウジング３やインコアモニタハウジング５の直径や相対的な位置関係は原子力発電プラントの規模により定まり、制御棒駆動機構ハウジング３とインコアモニタハウジング５との外表面間の距離Ｌａや、並設された２本の制御棒駆動機構ハウジングスタブチューブ４の外表面間の距離Ｌｂや、並設された２本の制御棒駆動機構ハウジング３の外表面間の距離Ｌｃのうちからもっとも短い距離Ｌａは原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１の基準長さとして採用することができる。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１は、図３および図４に示すように、平面視が楕円形となる略楕円体または略円盤体で一部が透明な耐圧ケーシング１１に、前後方向推進装置１２と、上下方向推進装置１３と、目視検査用のカメラ１４と、照明装置１５と、前後方向ガイドローラ１８と、上下方向ガイドローラ１９と、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を遠隔操作するコントローラと接続される制御用ケーブル２０等が設けられて構成される。

なお、説明を容易にするために以下、図３および図４に示す姿勢を基本姿勢とし、カメラ１４が配置する部分（図３）を前部、前後方向推進装置１２が配置する部分（図４の右側部分）を後部とし、さらに後部から前部を見た状態で上下および左右の方向説明を行う。

耐圧ケーシング１１は、縦割型の複数の部材、例えば中央に位置する略筒形状のセンタケーシング１１ａと、これを挾む左右一対のドーム形状のサイドケーシング１１ｂとを一体的に組み合わせて構成される。センタケーシング１１ａにカメラ１４と照明装置１５とが取付けられ、各サイドケーシング１１ｂに前後方向推進装置１２と、上下方向推進装置１３と、前後方向ガイドローラ１８と、上下方向ガイドローラ１９等が取付けられる。カメラ１４および照明装置１５を覆う耐圧ケーシング１１の前部は透明な耐圧ガラスで構成される。

前後方向推進装置１２は、各サイドケーシング１１ｂの上下方向略中央部に位置して前後方向に貫通する通水孔２２と、この各通水孔２２内にそれぞれ螺旋状に形成された円筒状のスクリュウ２１と、このスクリュウ２１を正逆回転させる駆動機構（図示省略）とを有する構成とされる。この駆動機構としてのモータは、例えばそれぞれ左右のサイドケーシング１１ｂ内に取付けられ、その出力軸とスクリュウ２１との連結はマグネットカップリングとすることができる。つまり、出力軸とスクリュウ２１とは筒状の隔壁（図示省略）で分離されており、その隔壁の内外に配置したマグネット（図示省略）を介して出力軸とスクリュウ２１とが磁気的に連結され、スクリュウ２１が回転駆動される。

そして、これら一対の前後方向推進装置１２は、互いに独立駆動可能であり、回転速度または回転方向を異ならせることによって噴流を制御し、これにより原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を前後進状態または停止状態で左右旋回が行える。

上下方向推進装置１３は、前後方向推進装置１２と推進軸心が直交する配置で、各サイドケーシング１１ｂに設けられる。この上下方向推進装置１３は、各サイドケーシング１１ｂの前後方向略中央部に位置して上下方向に貫通する通水孔２４と、この各通水孔２４内にそれぞれ螺旋状に形成された円筒状のスクリュウ（図示省略）と、このスクリュウを正逆回転させる駆動機構（図示省略）とを有する構成とされる。駆動機構としてのモータは、例えばそれぞれ左右のサイドケーシング１１ｂ内に取付けられ、その出力軸とスクリュウとの連結は封水マグネット式連結構造とすることができる。つまり、出力軸とスクリュウとは筒状の隔壁（図示省略）で分離されており、その隔壁の内外に配置したマグネット（図示省略）を介して出力軸とスクリュウとが磁気的に連結され、スクリュウが回転駆動される。

そして、これら一対の上下方向推進装置１３も互いに独立駆動可能であり、回転速度または回転方向を異ならせることによって噴流を制御し、これにより原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を左右に任意の傾斜角度で傾けることができる。

また、前後方向推進装置１２と上下方向推進装置１３とは、サイドケーシング１１ｂに内装されて構成されるため、サイドケーシング１１ｂの外面形状は原子炉圧力容器２の底部に設けられた様々な炉内構造物に引っかかる突起部の無い形状とすることができ、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１が原子炉圧力容器２の底部でスタックする危険を回避できる。

目視検査用のカメラ１４は、センタケーシング１１ａ内で回動するカメラ回動機構（図示省略）に取付けられ、耐圧ケーシング１１前部で上下方向に向きを変化し得る。このカメラ回動機構は、例えばセンタケーシング１１ａの中心部で左右方向に沿う軸（図示省略）に支持される。また、カメラ回動機構の周縁部に設けられたギア（図示省略）およびこれに噛合するギア（図示省略）を介してモータ（図示省略）に連結され、このモータの駆動によりカメラ回動機構が正逆回動すると、カメラ１４が上下に向きを変えるように構成することができる。また、カメラ１４の回動位置はポテンショメータ（図示省略）により検出される。

照明装置１５は、カメラ１４のまわり、例えば上下側に位置してセンタケーシング１１ａに複数、例えばカメラ１４の上下に各々１５個ずつ間隔的に発光光学素子を配設して構成される。各発光光学素子の側部および裏面側には反射板（図示省略）が配置され、耐圧ケーシング１１前方の一定範囲を照射する。この発光光学素子の側部および裏面側に配置された反射板により、照明光の前方への照射性を向上させている。

なお、各発光光学素子はそれぞれ異なる波長の光を照射するものを取付けることで、検査対象の光学特性ごとに照射する光の波長を変更して目視検査することができる。

前後方向ガイドローラ１８は、前後方向推進装置１２を挟んで、各サイドケーシング１１ｂの前方に上下一対に設けられる。この各前後方向ガイドローラ１８の回転軸心は前後方向推進装置１２の推進軸心と直交する配置に構成される。原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１が前進状態となった際に炉内構造物と接触しても、この各前後方向ガイドローラ１８によって円滑に進行することができる。

上下方向ガイドローラ１９は、上下方向推進装置１３を挟んで、各サイドケーシング１１ｂの上方に左右一対に設けられる。この各前上下方向ガイドローラ１９の回転軸心は上下方向推進装置１３の推進軸心と直交する配置に構成される。原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１が上昇状態となった際に炉内構造物と接触しても、この各上下方向ガイドローラ１９によって円滑に進行することができる。

制御用ケーブル２０は、耐圧ケーシング１１の端子部（図示省略）にコネクタ２６を介して接続される。この端子部に前記の各モータ類、カメラ１４および照明装置１５等が接続される。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１のコントローラ（図示省略）は、制御装置と、モニタテレビと、ジョイスティック等から構成される。

ここで、図１に示した基準長さのうち最も短い制御棒駆動機構ハウジング３とインコアモニタハウジング５との外表面間の距離Ｌａが所要寸法、例えば略８６ｍｍ程度であることから、図５に示すように、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１の耐圧ケーシング１１は、最大幅寸法Ｗａを所要寸法より小さい、例えば８５ｍｍ以下とすることで、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１は原子炉圧力容器２の底部に設けられた様々な炉内構造物の間隙を通過、進入して検査ができる（図６および図７参照）。

本実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１によれば、沸騰水型原子炉および改良型沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器２の底部に進入可能で、検査範囲が制限されることが無くなる。また仮に原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を使用している際に、故障等により原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１が自力航行できなくなった場合は、制御用ケーブル２０を引上げて原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１を回収する手段を行うが、その際に原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１の外形形状を滑らかな形状にすることで、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１が炉内構造物にスタックする恐れを排除できる。

［第２の実施形態］
本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態について、図８から図１３を参照して説明する。

この原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａにおいて第１実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８および図９は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器２の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング３、炉心シュラウドのサポートシリンダの周辺に本実施形態における原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａを配置した一例を示す図である。

図８および図９に示すように、原子炉圧力容器２の底部には上方へ向かって制御棒駆動機構ハウジング３が制御棒駆動機構ハウジングスタブチューブ４を介して溶接され、この制御棒駆動機構ハウジング３の上端には制御棒案内管３０が挿入支持される。また原子炉圧力容器２に収容される炉心シュラウド（図示省略）はサポートシリンダ３１を有し、このサポートシリンダ３１はサポートレグ３２を介して原子炉圧力容器１の下鏡に支持される。また、原子炉圧力容器２と炉心シュラウドのサポートシリンダ３１との間にはバッフルプレート３３が双方に溶接される。制御棒駆動機構ハウジング３やサポートレグ３１や原子炉圧力容器１の下鏡の相対的な位置関係は原子力発電プラントの規模により定まり、原子炉圧力容器１の底部最外周部に位置する制御棒駆動機構ハウジング３の上端に挿入支持される制御棒案内管３０の外表面と原子炉圧力容器１の下鏡の内表面間との距離Ｌｄは原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａの基準長さとして採用することができる。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａは、図１０および図１１に示すように、略球体または略楕円体で一部が透明な耐圧ケーシング１１Ａに、前後方向推進装置１２Ａと、上下方向推進装置１３Ａと、左右方向推進装置３５と、目視検査用のカメラ１４と、照明装置１５と、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａを遠隔操作するコントローラと接続される制御用ケーブル２０Ａ等が設けられて構成される。

なお、説明を容易にするために以下、図１０および図１１に示す姿勢を基本姿勢とし、カメラ１４が配置する部分（図１０）を前部、前後方向推進装置１２が配置する部分（図１１の右側部分）を後部とし、さらに後部から前部を見た状態で上下および左右の方向説明を行う。

耐圧ケーシング１１Ａは、縦割型の複数の部材、例えば中央に位置する略筒形状のセンタケーシング１１ａと、これを挾む左右一対の半球形状のサイドケーシング１１ｂとを組み合わせて一体的に構成される。センタケーシング１１ａにカメラ１４と照明装置１５とが取付けられ、各サイドケーシング１１ｂに前後方向推進装置１２と、上下方向推進装置１３と、左右方向推進装置３５等が取付けられる。カメラ１４および照明装置１５を覆う耐圧ケーシング１１の前部は透明な耐圧ガラスで構成される。

前後方向推進装置１２Ａは、各サイドケーシング１１ｂの上下方向略中央部に位置して前方と後方とに一対に設けられる。

上下方向推進装置１３Ａは、各サイドケーシング１１ｂの前後方向略中央部に位置して上部と下部とに一対に設けられる。

左右方向推進装置３５は、半球形状の各サイドケーシング１１ｂの頂部に設けられる。

図１２に示すように、サイドケーシング１１ｂの外表面の所要の位置に設けられる前後方向推進装置１２Ａと上下方向推進装置１３Ａと左右方向推進装置３５との推進装置は、略円周上に配置されたスリット状の貫通孔からなる吸込孔３６と、中心部にこの各吸込孔３６から吸込まれた流体の出口となる略円状の吐出孔３７と、この吐出孔２７内にそれぞれ螺旋状に形成された円筒状のスクリュウ３８と、このスクリュウ３８を正回転させる駆動機構（図示省略）とを有する構成とされる。この駆動機構としてのモータは、例えばそれぞれ左右のサイドケーシング１１ｂ内に取付けられ、その出力軸とスクリュウ３８との連結はマグネットカップリングとすることができる。つまり、出力軸とスクリュウ３８とは隔壁（図示省略）で分離されており、その隔壁の内外に配置したマグネット（図示省略）を介して出力軸とスクリュウ３８とが磁気的に連結され、スクリュウ３８が回転駆動される。

また、前後方向推進装置１２Ａと上下方向推進装置１３Ａと左右方向推進装置３５とは、サイドケーシング１１ｂに内装されて構成されるため、サイドケーシング１１ｂの外面形状は原子炉圧力容器２の底部に設けられた様々な炉内構造物に引っかかる突起部の無い形状とすることができ、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａが原子炉圧力容器２の底部でスタックする危険を回避できる。

ここで、図９に示した基準長さである原子炉圧力容器２の底部最外周部に位置する制御棒駆動機構ハウジング３の上端に挿入支持される制御棒案内管３０の外表面と原子炉圧力容器２の下鏡の内表面間との距離Ｌｄが所要寸法、例えば略８３ｍｍ程度であることから、図１３に示すように、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａの耐圧ケーシング１１Ａは、最大径寸法Ｄａを所要寸法より小さい、例えばΦ８２ｍｍ以下とすることで、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａは原子炉圧力容器２の底部に設けられた様々な炉内構造物の間隙を通過、進入して検査ができる。

本実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａによれば、沸騰水型原子炉および改良型沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器２の底部に進入可能で、検査範囲が制限されることが無くなる。例えば、シュラウドサポート部の点検のために原子炉圧力容器２の底部からバッフルプレート３３の下方へ進入して原子炉圧力容器２やサポートシリンダ３１などの炉内構造物の検査を行う際に、進入経路上、最外周の制御棒駆動機構ハウジング３と制御棒案内管３０の近傍を通過する事になる。この最外周の制御棒案内管３０と原子炉圧力容器２の下鏡との隙間が最も狭いが、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａであれば通過、進入して検査の実施が可能である。

また仮に原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａを使用している際に、故障等により原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａが自力航行できなくなった場合は、制御用ケーブル２０Ａを引上げて原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａを回収する手段を行うが、その際に原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａの外形形状を滑らかな形状にすることで、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａが炉内構造物にスタックする恐れを排除できる。

［第３の実施形態］
本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第３実施形態について、図１４から図１７を参照して説明する。

この原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂにおいて第２実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ここで、従来型の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの水中における推進力を発生させる前後方向推進装置と上下方向推進装置と左右方向推進装置とは通常、これらの推進装置が備えるスクリュウ等を正転および逆転させることで正負（前後、上下、左右）の推進力を得ている。このような従来型の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおける操作入力と推進装置が発生する推進力との関係の一例を図１４に示す。

図１４に示すように、従来型の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルでは、操作入力の中立（０％）付近では推進装置は正転と逆転との中立として停止状態になる。この停止状態の推進装置に上昇（下降）操作入力を開始した初期には、推進装置が備えるスクリュウの回転部等が有する機械的な摺動抵抗などの抵抗力によって推進装置は推進力を生じない。この推進装置が推進力を生じない領域は、操作入力に対する原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルに発生する推進力の不感帯となる。操作入力による推進装置の駆動力が推進装置に働く抵抗力よりも大きくなると推進装置は推進力を生じる。このとき生じる推進力は原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにステップ状に働き、微速での上昇（下降）操作の妨げになる恐れがある。

また、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの左右一対に前後方向推進装置が設けられる場合は、左右の推進装置を同時に正転させて前進し、同時に逆転させて後進させる。このため推進装置が備えるモータやスクリュウの個体差や摺動抵抗の差等により左右の推進機構に同じ操作入力を送っても左右の推進力のバランス差が生じ、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルは右旋回力や左旋回力を受ける。

さらに、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの進行には制御ケーブルの牽引、原子炉圧力容器２内の水流による外乱などが影響することがある。さらにまた、原子炉圧力容器２内の水深の浅い場所と深い場所とでは耐圧ケーシングに受ける水圧の差により原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの体積に変化が生じるため、所要の水深で完全な中性浮力に調整を行おうとしても、浮き勝手（上昇力）、沈み勝手（下降力）が生じて水中静止が困難であった。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂは、水中での推進力を発生させる前後方向推進装置と上下方向推進装置と左右方向推進装置とが設けられ、各々の推進装置は互いに相反する方向へ推進力を発生させる推進機構を一対に備える。

図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば左右方向推進装置３５は耐圧ケーシング１１Ａの径方向に対向した左右一対の推進機構が互いに相反する方向へ推進力を発生させるように設けられる。この一対の推進機構を同時に作動させると、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂ全体の推進力は、この一対の推進機構の相反する推進力の差分（大きいほうの推進力ベクトルから小さいほうの推進力ベクトルを引いた推進力ベクトル）として得られる。

そうすると、図１６に示すように、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂは、操作入力の中立（０％）付近で、一対の推進機構から互いに相反する方向へ推進力を発生させて相殺するので原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂ全体では停止状態となる。任意の操作入力時には、一対の推進機構から互いに相反する方向へ生じる推進力は全部または一部が相殺された推進力の差分として原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂに働き、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂの全推進力が得られる。すなわち、操作入力の中立（０％）付近に操作入力に対する推進力の不感帯が生じず、微速域で操作入力に対して推進力が直線的に応答する操作が可能となる。

また、図１７に示すように、推進機構の推進力特性に電気的または機械的な所要の調整を行う手段（トリム調整手段）を設けることで推進機構の個体差により生じる操作入力の中立（０％）位置での上昇方向（下降方向）の偏りを補正できる。

さらに、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂが備える制御ケーブル２０Ａの牽引、原子炉圧力容器２内の水流による外乱などが影響や、水深差に基づく原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂの体積の変化に基づく浮き勝手（上昇力）、沈み勝手（下降力）について、このトリム調整手段により推進力を積極的に偏らせることによって原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａの操作入力の中立（０％）位置における静止状態の調整を図り操作入力に対する推進力の応答性を改善することができる。例えば、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂが沈み勝手（下降力）の環境下であれば操作入力の中立（０％）位置でこの下降力を相殺するよう上昇推進力を働かせるトリム調整を行うことができる。

本実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂによれば、水中進行時に操作入力に対して推進力が微速域から直線的に応答する操作が可能となる。また、推進機構の構成や機械的ばらつきにより生じる推進力のアンバランスの補正や、原子炉圧力容器２内の水流による原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂの挙動の乱れを相殺可能となるため、操作性が向上し、挙動の安定が図られ、かつ容易に水中静止が可能となる。

［第４の実施形態］
本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第４実施形態について、図１８から図１９を参照して説明する。

この原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃにおいて第２実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃは、図１８に示すように、耐圧ケーシング１１Ａのセンタケーシング１１ａの下方に広視野角カメラ４１を備える。この広視野角カメラ４１は原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃの下方を撮影できるよう魚眼レンズ４１ａを下方向けにして設けられる。また、耐圧ケーシング１１Ａのサイドケーシング１１ｂには垂直面内方向推進装置４２と左右方向推進装置３５とがこの広視野角カメラ４１の視野範囲に進入しないように設けられる。

広視野角カメラ４１は小型の魚眼レンズ４１ａを使用し、例えば水平１８０度視野の視野角を有する。この広視野角カメラ４１で原子炉圧力容器２の内部を円形画像として撮影し、この円形画像に平面展開画像処理を施すことで検査画像としての平面画像を得ることができる。なお、図１９に示すように、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃの備える耐圧ケーシング１１Ａのセンタケーシング１１ａの内部に広視野角カメラ４１に代わり、複数の狭視野角カメラ４３を撮影範囲が重なり合う状態で設けて構成し、パノラマ画像を撮影し、このパノラマ画像に平面展開画像処理を施すことで検査画像としての平面画像を得ることもできる。

垂直面内方向推進装置４２は、左右方向推進装置３５と同様に構成される。

原子炉圧力容器２の内部、特に底部の点検を行うには広範囲に原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃを進行させる必要がある。従来は各制御棒駆動機構ハウジング３の間で進行方向を変更するため左右旋回させるなどして点検を実施しており、操作員による原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの操縦は煩雑なものとなっていた。

本実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃによれば、進行方向を変更することなく左右の検査画像を取得して点検が可能となり原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃの移動操作量を軽減することができる。

また、広視野角カメラ４１を使用することでカメラのチルト機構やカメラのチルト移動に伴う重心位置保持のためのカウンターウェイト機構等が不要となり、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂの機械的な構成を簡素化できるので、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｂを小型軽量に構成することが可能となる。

さらに、質量の大きい広視野角カメラ４１を原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃの下方に設けることにより、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｃの重心を下方に集中させることで、小型軽量化による縦安定の阻害要因を排除して水中内の姿勢安定にも貢献する。

［第５の実施形態］
本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第５実施形態について、図２０から図２１を参照して説明する。

この原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄにおいて第２実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ａと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄは、図２０および図２１に示すように、略球形状で一部が透明な耐圧ケーシング１１Ａに、前後方向推進装置１２Ｂと、上下方向推進装置１３Ｂと、左右方向推進装置３５と、目視検査用のカメラ（図示省略）と、照明装置（図示省略）と、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄを遠隔操作するコントローラと接続される制御用ケーブル２０Ａ等が設けられて構成される。

前後方向推進装置１２Ｂは、各サイドケーシング１１ｂの上下方向略中央部に位置して前方と後方とに一対に設けられる。

上下方向推進装置１３Ｂは、各サイドケーシング１１ｂの前後方向略中央部に位置して上部と下部とに一対に設けられる。

左右方向推進装置３５Ａは、半球形状の各サイドケーシング１１ｂの頂部に設けられる。

原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄに設けられる推進装置は図２１に示すように、推進力を発生させるための作動流体（水）を噴出する噴射ノズル４５と、このノズル４５に供給する作動流体を昇圧する動力源（モータ）を有するポンプ４６と、このポンプ４６からノズル４５へ作動流体を供給する配管と継手部からなる供給系配管４７と、作動流体をポンプ４６へ吸い込むための配管と継手部からなる吸入系配管４８とから構成される。この噴射ノズル４５は、サイドケーシング１１ｂの外形線に内包されて構成される。

前後方向推進装置１２Ｂと上下方向推進装置１３Ｂと左右方向推進装置３５Ａとの各推進装置が有する噴射ノズル４５は、サイドケーシング１１ｂの外形線に内包されて構成されるため、サイドケーシング１１ｂの外面形状は原子炉圧力容器２の底部に設けられた様々な炉内構造物に引っかかる突起部の無い形状とすることができ、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄが原子炉圧力容器２の底部でスタックする危険を回避できる。

また、噴射ノズル４５と供給配管で結ばれるポンプ４６は、本体ケーシング１１Ａ内で自由に配置することが可能となる。例えば耐圧ケーシング１１Ａの下方中央に設けることで原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄの重心位置の縦安定に貢献できる。

従来の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルは原子炉圧力容器２の底部の検査のため略水深３０ｍに耐え得る推進装置を備えている。この推進装置の動力源であるモータの軸にマグネットカップリングを取付け耐圧ケーシングの外側でマグネット付きのスクリュウに動力を伝達させて回転させる仕組み（マグネットカップリング）である。この仕組みは軸封部を必要としないことから、高耐水圧を期待できるが、動力の伝達に使用するマグネットのＮＳ極配置の課題から軸径を十分に小径にすることが困難であった。また効率と信頼性の観点からモータとマグネットカップリングとスクリュウを同一軸上に配置する場合、質量の大きいモータを原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの上部に配置せざるを得ず、原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル全体の重心を下方に下げられない課題があった。

本実施形態の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル１Ｄによれば、簡易な構成の推進装置を構成できるので、マグネットカップリングを使用する従来の推進装置に比べて同等以下の容積と質量で推進装置を構成することが可能で、かつ質量が大きい動力源を含むポンプ４６を耐圧ケーシング１１Ａの下部中央に質量を集中させて設けることができるので、縦安定性が向上する。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、インコアモニタの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態を配置した一例を示す図。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、インコアモニタの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態を配置した一例を示す図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態の構成を示す正面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態の構成を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態の構成を示す正面図。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、インコアモニタの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態を配置した一例を示す図。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、インコアモニタの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第１実施形態を配置した一例を示す図。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、炉心シュラウドのサポートシリンダの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態を配置した一例を示す図。沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動機構ハウジング、炉心シュラウドのサポートシリンダの周辺に本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態を配置した一例を示す図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態の構成を示す正面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態の構成を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態が備える推進装置の構成を示す断面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第２実施形態の構成を示す側面図。従来型の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの操作入力と推進装置が発生する推進力との関係を示す図。（Ａ）と（Ｂ）とは、本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第３実施形態の推進力の発生原理を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第３実施形態の操作入力と推進装置が発生する推進力との関係を示す図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第３実施形態の操作入力と推進装置が発生する推進力とトリム調整との関係を示す図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第４実施形態の構成を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第４実施形態の構成を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第５実施形態の構成を示す側面図。本発明に係る原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルの第５実施形態の構成を示す断面図。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル
２原子炉圧力容器
３制御棒駆動機構ハウジング
４制御棒駆動機構ハウジングスタブチューブ
５インコアモニタハウジング
６インコアモニタハウジングスタブチューブ
１１、１１Ａ耐圧ケーシング
１１ａセンタケーシング
１１ｂサイドケーシング
１２、１２Ａ、１２Ｂ前後方向推進装置
１３、１３Ａ、１３Ｂ上下方向推進装置
１４カメラ
１５照明装置
１８前後方向ガイドローラ
１９上下方向ガイドローラ
２０、２０Ａ制御用ケーブル
２１スクリュウ
２２通水孔
２４通水孔
２６コネクタ
３０制御棒案内管
３１サポートシリンダ
３２サポートレグ
３３バッフルプレート
３５、３５Ａ左右方向推進装置
３６吸込孔
３７吐出孔
３８スクリュウ
４０最大幅寸法
４１広視野角カメラ
４１ａ魚眼レンズ
４２垂直面内方向推進装置
４３狭視野角カメラ
４５噴射ノズル
４６ポンプ
４７供給系配管
４８吸入系配管

Claims

水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載した耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の移動操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、
前記推進装置を前記耐圧ケーシングに内装し、
前記耐圧ケーシングを平面視において略楕円形状となる略楕円体または略円盤体で突起のない形状としたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記耐圧ケーシングの最大幅寸法の基準長さを原子力発電所の原子炉圧力容器に設けられた制御棒駆動機構ハウジングとインコアモニタハウジングとの外表面間の距離より小さく構成したことを特徴とする請求項１に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載し耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向、左右方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、
前記推進装置を前記耐圧ケーシングに内装し、
前記耐圧ケーシングを略球体または略楕円体で突起のない形状としたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記耐圧ケーシングの断面の最大径寸法の基準長さを原子力発電所の原子炉圧力容器の底部最外周部に位置する制御棒駆動機構ハウジングの上端に挿入支持される制御棒案内管の外表面と原子炉圧力容器の下鏡の内表面間との距離より小さく構成したことを特徴とする請求項３に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
水中で浮遊状態に重さが調節され、目視検査用のカメラを搭載し耐圧ケーシングに水中での推進装置を前後方向、上下方向、左右方向に複数配置し、遠隔操作によって前記推進装置の操作を行なう原子炉内点検用水中遠隔操作ビークルにおいて、
前記推進装置は径方向に対向した一対の推進機構が相反する方向に推進力を発生させるように構成されたことを特徴とする原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記推進装置は径方向に対向した一対の推進機構が相反する方向に発生させる推進力の差を原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル全体の推進力とすることを特徴とする請求項５に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記推進装置は径方向に対向した一対の推進機構が相反する方向に発生させる推進力の差を所要に調整可能なトリム調整手段を有することを特徴とする請求項６に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記目視検査用のカメラは広視野角カメラであり、検査の対象を円形画像として撮影し、前記円形画像から平面展開画像処理した検査画像を得ることを特徴とする請求項１、３および５のいずれか１項に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。
前記目視検査用のカメラは複数の狭視野角カメラを撮影範囲が重なり合うように配置して構成され、検査の対象をパノラマ画像として撮影し、前記パノラマ画像から平面展開画像処理した検査画像を得ることを特徴とする請求項１、３および５のいずれか１項に記載の原子炉内点検用水中遠隔操作ビークル。