JP2008304350A - 表面汚染検査装置および表面汚染検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄体の表面へのふき取り部材の押し付け力の変動を抑制する。
【解決手段】廃棄体の表面の放射能汚染の程度をその廃棄体の表面をふき取り部材でふき取ってそのふき取り部材の放射能を測定することによって検査する表面汚染検査装置に、廃棄体２を配置する回転テーブル４１と、ふき取り部材が着脱可能に形成されたスミヤ用マニピュレータ１と、廃棄体２の製作精度および廃棄体２の配置精度を計測する距離センサ５および画像位置計測器６と、設計どおりに廃棄体２が製造され配置された場合に廃棄体２にふき取り部材を押し付ける力が一定になるような目標軌道を計測された製作精度および配置精度に基づいて目標軌道を修正し、その修正された目標軌道に沿ってふき取り部材を廃棄体２に対して相対的に移動させてふき取り部材に廃棄体２の表面をふき取らせる計算機７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物の表面をスミヤし、その廃棄物の表面の放射能による汚染の程度を間接的に測定する表面汚染検査装置および表面汚染検査方法に関する。

表面汚染検査装置は、遊離性表面汚染のある廃棄物の表面をろ紙などのふき取り部材でふき取り（スミヤし）、そのふき取り部材に付着した放射能を定量することにより、廃棄体の表面汚染密度を間接的に測定する装置である。ふき取りの際には、バネなどによってろ紙を押し付ける。

スミヤを行う際、そのふき取り効率は廃棄体へのふき取り部材の押し付け力に大きく依存する。よって、検査の客観性、再現性の担保を確保するためには、押し付け力を一定のままスミヤを行うことが望ましい。特許文献１には、ろ紙の移動先における廃棄体表面との距離を検出し、その検出結果に基づいてろ紙などの押し付け力を制御する方法が記載されている。
特開平６−３０８２４５号公報

しかし、廃棄体のセッティング精度や製作精度が悪い場合には、バネによる一定の押し付け量から算出された経路を沿った動作を行うことによるふき取りでは、一定の押し付け力でのふき取りは難しい。

そこで、本発明は、廃棄体の表面へのふき取り部材の押し付け力の変動を抑制することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、廃棄体の表面の放射能汚染の程度をその廃棄体の表面をふき取り部材でふき取ってそのふき取り部材の放射能を測定することによって検査する表面汚染検査装置において、前記廃棄体を配置するステージと、前記ふき取り部材が着脱可能に形成されて前記ステージに配置された前記廃棄体との相対的な位置が変化可能に形成されたマニピュレータと、前記廃棄体の所定の形状からのずれである製作精度および前記廃棄体の前記ステージの所定の位置からのずれである配置精度を計測する計測手段と、前記廃棄体が所定の形状で製造されて前記ステージの所定の位置に配置された場合に前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を記憶し、前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるように前記目標軌道を修正し、その修正された目標軌道に沿って前記ふき取り部材を前記廃棄体に対して相対的に移動させて前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせる計算機と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、廃棄体の表面の放射能汚染の程度をその廃棄体の表面をふき取り部材でふき取ってそのふき取り部材の放射能を測定することによって検査する表面汚染検査方法において、前記廃棄体が所定の形状で製造されてステージの所定の位置に配置された場合に前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を設定する初期目標軌道設定工程と、前記廃棄体を前記ステージに配置する配置工程と、前記配置工程の後に、前記廃棄体の製作精度および前記ステージへの前記廃棄体の配置精度を計測する計測工程と、前記初期目標軌道設定工程の後に、前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を修正する目標軌道修正工程と、前記目標軌道修正工程で修正された前記目標軌道に沿って前記ふき取り部材を前記廃棄体に対して相対的に移動させて前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせるふき取り工程と、前記ふき取り工程の後に、前記ふき取り部材の放射能を測定する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、廃棄体の表面へのふき取り部材の押し付け力の変動を抑制することができる。

本発明に係る表面汚染検査装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る表面汚染検査装置の第１の実施の形態における斜視図である。なお、図１には、検査対象の廃棄体２を併せて示した。

本実施の形態における検査装置は、スミヤ用マニピュレータ１、検査対象の廃棄体２を配置するステージである回転テーブル４１、距離センサ５、画像位置計測器６、および、計算機７を有している。本実施の形態では、円筒形の廃棄体２を検査対象としており、回転テーブル４１は、廃棄体２をその円筒軸の周りに回転させることができる。

スミヤ用マニピュレータ１の先端のヘッド部８は、ふき取り部材（図示せず）を着脱可能に形成されている。ヘッド部８に装着したふき取り部材を、廃棄体２の表面に押し付けてふき取り、そのふき取り部材をヘッド部８から取り外して、ふき取り部材に付着した放射能を定量して、廃棄体２の表面放射能汚染密度を間接的に測定する。また、ふき取り部材とヘッド部８との間には、ふき取り部材の廃棄体２への押し付け方向に伸縮するバネ（図示せず）が設けられている。

距離センサ５は、スミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８の近傍に設けられ、ヘッド部８と廃棄体２との距離を測定し、廃棄体２の製造精度ならびにステージへの配置精度を計測する。画像位置計測器６は、回転テーブル４１の上に配置された廃棄体２を撮像して、廃棄体２の位置、製造精度および配置精度を計測する。画像位置計測器６は、複数配設して複数の画像から位置、製造精度および配置精度を計測してもよいし、回転テーブル４１によって廃棄体２を回転させながら撮像した廃棄体２の画像から位置、製造精度および配置精度を計測してもよい。

計算機７は、スミヤ用マニピュレータ１、回転テーブル４１、距離センサ５および画像位置計測器６に接続されている。計算機７には、スミヤ用マニピュレータ１の姿勢を示す信号が伝達される。また、計算機７には、距離センサ５が検出した廃棄体２の位置を示す信号、および、画像位置計測器６が計測した廃棄体２の位置、製造精度および配置精度を示す信号が伝達される。これらの信号を基に、計算機７は、スミヤ用マニピュレータ１に施すべき動作を計算し、スミヤ用マニピュレータ１に伝達する。

次に、本実施の形態における表面汚染検査方法について説明する。

図２は、本実施の形態における検査汚染方法の流れ図である。

まず、計算機７には、スミヤ用マニピュレータ１の動作目標軌道Ｒｐ（ｔ）をあらかじめ設定しておく（工程Ｓ１）。この動作目標軌道Ｒｐ（ｔ）は、廃棄体２が設計どおりに製造され、回転テーブル４１に所定の姿勢・位置で配置された場合に、ヘッド部８に装着したふき取り部材を一定の力で廃棄体２の表面に押し付けてふき取ることができる軌道である。

実際には、廃棄体２は設計された形状と異なり、所定の姿勢・位置とは異なる位置に配置される場合がある。そこで、スミヤ用マニピュレータ１を、一度設定された軌道Ｒｐ（ｔ）から所定の距離だけ離れた軌道にスキャン動作させる。

具体的には、たとえば図示しない上部クレーンによって、廃棄体２を円筒軸が鉛直方向となるように回転テーブル４１に配置する（工程Ｓ２）。その後、スミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８を、廃棄体２の側面のスミヤ開始ポイントの近傍に移動する（工程Ｓ３）。このとき、距離センサ５と廃棄体２との距離が測定範囲内になるようにする。また、画像位置計測器６はスミヤ位置を撮像できるように配置される。

回転テーブル４１を１回転以上回転させて（工程Ｓ４）、距離センサ５によりスミヤ開始ポイントにおいて廃棄体２とスミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８との距離測定を行う（工程Ｓ５）。これにより、廃棄体の偏心の程度を測定する。この際、画像位置計測器６によって、スミヤ開始ポイントにおける廃棄体２の位置を併せて計測してもよい。距離センサ５による測定の場合には、測定値の最小値、最大値を計算機７に記録し、最大値と最小値の差から偏心度Ａを算出する。

次に回転テーブル４１を止めて（工程Ｓ７）、スミヤ開始ポイントにおける廃棄体２とスミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８との距離の測定値Ｃを計算機７に記録する（工程Ｓ８）。次に、スミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８を、スミヤ開始ポイントに移動させたときの廃棄体２とマニピュレータ１との距離をＢを測定値Ｃに基づいて算出する。

その後、動作目標軌道Ｒｐ（ｔ）上の位置に対して、式（１）により修正後の軌道Ｒ（ｔ）を以下の式により算出する（工程Ｓ９）。

Ｒ＝Ｒｐ（ｔ）＋Ａ ｓｉｎ（２πω／６０ｔ＋α） …（１）
ここで、α＝ｓｉｎ−１｛（Ｂ−Ｄ）／Ａ｝、
Ａ：廃棄体２の偏心大きさ、
Ｂ：スミヤ開始前の１ポイントにおける廃棄体２とマニピュレータ１との距離、
ω：回転テーブルの回転速度（ｒｐｍ）、
ｔ：開始測定開始から経過した時間（ｓｅｃ）、
Ｄ：廃棄体２が計算機の設定通りに設置された場合の計測されるべき廃棄体２とマニピュレータ１の距離、
である。Ｒｐ（ｔ）およびＲ（ｔ）のベクトル座標系はスミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８のバネの剛性が働く線上に取り、廃棄体２から離れる方向をプラスとする。Ｒ（ｔ）が大きく不連続な曲線となる場合には、マニピュレータ１の動作をスムーズにするように補間処理を行ってもよい。

ここで得られた修正された軌道に沿ってヘッド部８が動くように、スミヤ用マニピュレータ１を移動させて、廃棄体２の表面をふき取り部材でふき取る（工程Ｓ１０）。ふき取り終了後のふき取り部材は、ヘッド部８から取り外して、放射能を測定し、その放射能量から、廃棄体２の表面の放射能汚染密度を求める（工程Ｓ１１）。

このようにして、実際のスミヤ用マニピュレータ１の軌道を、ふき取り前に修正することによって、廃棄体２に押し付け部材を押し付ける際のバネ圧縮量をほぼ一定にすることができる。つまり、廃棄体の製作精度や配置精度を計測して、スミヤを行うスミヤ用マニピュレータの経路軌道を変更することにより、ふき取りにおける押し付け力の変動を抑制し、表面汚染検査の信頼性を高めることができる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係る表面汚染検査装置の第２の実施の形態における斜視図である。なお、図３には、検査対象の廃棄体３を併せて示した。

本実施の形態における検査装置は、第１の実施の形態の検査装置の回転テーブル４１（図１参照）を他の形態の回転テーブル４２に代えたものである。また、本実施の形態では、検査対象は直方体の廃棄体３である。

図４は、本実施の形態における表面汚染検査方法の流れ図である。

本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、まず、計算機７には、スミヤ用マニピュレータ１の動作目標軌道Ｒｐ（ｔ）をあらかじめ設定しておく（工程Ｓ１）。また、廃棄体３を回転テーブル４２に配置し（工程Ｓ２）、スミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８を、廃棄体３の側面のスミヤ開始ポイントの近傍に移動する（工程Ｓ３）。

その後、計算機７は、スミヤ用マニピュレータ１を、一度設定された軌道上から一定距離離れた軌道に走査（スキャン動作）させる（工程Ｓ４１）。ここで距離センサ５によって測定された、廃棄体３とスミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８との距離の測定値Ｅ（ｔ）を計算機に記録する。

この測定値Ｅ（ｔ）に基づいて、あらかじめ設定された軌道上の位置Ｒｐ（ｔ）に対して、以下の式により修正位置Ｒ（ｔ）を（２）式により算出する（工程Ｓ９）。

Ｒ（ｔ）＝Ｒｐ（ｔ）−（Ｅ（ｔ） −Ｄ（ｔ）） …（２）
ここで、ｔ：開始測定開始から経過した時間（ｓｅｃ）、
Ｄ（ｔ）：廃棄体３が計算機の設定通りに設置された場合、ｔ時間後の計測されるべき廃棄体３とマニピュレータ１の距離、
である。Ｒｐ（ｔ）およびＲ（ｔ）のベクトル座標系はスミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８のバネの剛性が働く線上に取り、廃棄体３から離れる方向をプラスとする。Ｒ（ｔ）が大きく不連続な曲線となる場合には、スミヤ用マニピュレータ１の動作をスムーズにするように補間処理を行ってもよい。

その後、修正された軌道に沿ってスミヤ用マニピュレータ１を動かし、廃棄体３の表面をふき取り部材でふき取り（工程Ｓ１０）、そのふき取り部材の放射能を測定し、その放射能量から、廃棄体３の表面の放射能汚染密度を求める（工程Ｓ１１）。

このようにして、実際のマニピュレータ１の軌道を、ふき取り前に修正することによって、廃棄体３に押し付け部材を押し付ける際のバネ圧縮量を一定にすることができる。

また、距離センサ５および画像位置計測器６によるスキャン動作で得られた情報に基づいて、廃棄体３の配置誤差を計算し、その誤差を無くすように回転テーブル４２によって廃棄体３を水平方向に移動させて、廃棄体３の位置を修正する（工程Ｓ９１）。これにより、配置誤差がある場合であっても、廃棄体３に押し付け部材を押し付ける際のバネ圧縮量を一定にすることができる。

なお、ここでは、直方体の廃棄体３の表面汚染検査について説明したが、他の形状の廃棄体に対しても適用可能である。

このように、円筒形以外の廃棄体であっても、廃棄体３の製作精度や配置精度を計測して、スミヤを行うマニピュレータの経路軌道を変更することにより、ふき取りにおける押し付け力を一定にさせ、表面汚染検査の信頼性を高めることができる。

［第３の実施の形態］
本実施の形態の検査装置は、第１および第２の実施の形態における検査装置と計算機７の動作が異なるものである。

図５は、本発明に係る表面汚染検査装置の第３の実施の形態における表面汚染検査方法の流れ図である。

本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、まず、計算機７には、スミヤ用マニピュレータ１の動作目標軌道Ｒｐ（ｔ）をあらかじめ設定しておく（工程Ｓ１）。また、廃棄体２，３を回転テーブル４１,４２に配置する（工程Ｓ２）。

その後、スミヤ用マニピュレータ１のヘッド部８を、廃棄体２，３の側面のスミヤ開始ポイントに移動する（工程Ｓ３１）。

距離センサ５によって計測された値に基づいて、リアルタイムに目標軌道を補正しながら、ふき取り部材によって廃棄体２，３の表面をふき取る（工程Ｓ２０）。この目標軌道の修正は次のように行う。

あらかじめ設定した基準となる動作目標軌道ｒｐに対し、（３）式によって軌道を修正して新たな軌道ｒを設定する。

ｒ＝ｒｐ＋∫Ｋｆ（Ａｄ−Ａ）Ｒａ・ｄｔ …（３）
ここで、Ａｄ：目標とする距離センサ測定値（この値が実現されれば、廃棄体への押し付け力が目標の押し付け力となる）
Ａ：距離センサ測定値
Ｋｆ：制御積分ゲイン
Ｒａ：軌道の修正方向（拭き取り面の法線方向の単位ベクトル）
である。この軌道の修正は、スミヤ開始からスミヤ終了までの間、廃棄体２，３へスミヤ用マニピュレータ１を押し付ている間だけ行う。

このようにして、実際のマニピュレータ１の軌道を、ふき取り中にリアルタイムで修正することによって、廃棄体２，３に押し付け部材を押し付ける際のバネ圧縮量を一定にすることができる。

［その他の実施の形態］
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。たとえば、第１および第２の実施の形態のようにふき取り前に廃棄体をスキャンして目標軌道を修正した後にふき取りを開始し、さらに、第３の実施の形態のようにふき取り中も軌道をリアルタイムに修正してもよい。

本発明に係る表面汚染検査装置の第１の実施の形態における斜視図である。 本発明に係る表面汚染検査装置の第１の実施の形態における検査汚染方法の流れ図である。 本発明に係る表面汚染検査装置の第２の実施の形態における斜視図である。 本発明に係る表面汚染検査装置の第２の実施の形態における表面汚染検査方法の流れ図である。 本発明に係る表面汚染検査装置の第３の実施の形態における表面汚染検査方法の流れ図である。

符号の説明

１…スミヤ用マニピュレータ、２，３…廃棄体、５…距離センサ、６…画像位置計測器、７…計算機、８…ヘッド部、４１，４２…回転テーブル

Claims (9)

1. 廃棄体の表面の放射能汚染の程度をその廃棄体の表面をふき取り部材でふき取ってそのふき取り部材の放射能を測定することによって検査する表面汚染検査装置において、
   前記廃棄体を配置するステージと、
   前記ふき取り部材が着脱可能に形成されて前記ステージに配置された前記廃棄体との相対的な位置が変化可能に形成されたマニピュレータと、
   前記廃棄体の所定の形状からのずれである製作精度および前記廃棄体の前記ステージの所定の位置からのずれである配置精度を計測する計測手段と、
   前記廃棄体が所定の形状で製造されて前記ステージの所定の位置に配置された場合に前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を記憶し、前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるように前記目標軌道を修正し、その修正された目標軌道に沿って前記ふき取り部材を前記廃棄体に対して相対的に移動させて前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせる計算機と、
   を有することを特徴とする表面汚染検査装置。
2. 前記計算機は、前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせる前に計測した前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記目標軌道を求めることを特徴とする請求項１に記載の表面汚染検査装置。
3. 前記計算機は、さらに、前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせる間に計測した前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記目標軌道を修正することを特徴とする請求項２に記載の表面汚染検査装置。
4. 前記計算機は、前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせる間に計測した前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記目標軌道を求めることを特徴とする請求項１に記載の表面汚染検査装置。
5. 前記計測手段は、前記ステージに配置された前記廃棄体を撮像して前記製作精度および前記配置精度を計測する画像位置計測器を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の表面汚染検査装置。
6. 前記計測手段は、前記マニピュレータの前記ふき取り部材の取り付け位置近傍に取り付けられて前記廃棄体との距離を計測する距離測定センサを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の表面汚染検査装置。
7. 前記ステージは、前記廃棄体を回転させることができるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の表面汚染検査装置。
8. 前記ステージは、前記廃棄体を直線運動させることができるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の表面汚染検査装置。
9. 廃棄体の表面の放射能汚染の程度をその廃棄体の表面をふき取り部材でふき取ってそのふき取り部材の放射能を測定することによって検査する表面汚染検査方法において、
   前記廃棄体が所定の形状で製造されてステージの所定の位置に配置された場合に前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を設定する初期目標軌道設定工程と、
   前記廃棄体を前記ステージに配置する配置工程と、
   前記配置工程の後に、前記廃棄体の製作精度および前記ステージへの前記廃棄体の配置精度を計測する計測工程と、
   前記初期目標軌道設定工程の後に、前記製作精度および前記配置精度に基づいて前記廃棄体に前記ふき取り部材を押し付ける力が一定になるような前記廃棄体に対する前記ふき取り部材の相対的な目標軌道を修正する目標軌道修正工程と、
   前記目標軌道修正工程で修正された前記目標軌道に沿って前記ふき取り部材を前記廃棄体に対して相対的に移動させて前記ふき取り部材に前記廃棄体の表面をふき取らせるふき取り工程と、
   前記ふき取り工程の後に、前記ふき取り部材の放射能を測定する工程と、
   を有することを特徴とする表面汚染検査方法。

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