JP2009002946A - 原子炉の検査、保守及び修理のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置及び方法を提供する。
【解決手段】原子炉を検査する装置２００は軌道２０４、アーム２０２、固定装置２０６及びエフェクタ２０８からなる。アーム２０２は収縮長さ及び伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。軌道２０４はアーム２０２を移動ためのモータを含む。原子炉の検査、保守又は修理を実行する方法は、装置２００を形成するために、固定装置２０６、軌道２０４、アーム２０２及びエフェクタ２０８を動作自在に結合することと、装置２００を原子炉に挿入することと、装置２００を原子炉の内部に固定することと、装置２００を動作させることとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置及び方法に関する。更に、本発明は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間のダウンカマーアニュラスの内部のように限定された領域内において原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置及び方法に関する。

図１は、従来の沸騰水型軽水炉（「ＢＷＲ」）の典型的な原子炉圧力容器（「ＲＰＶ」）１００を示した部分切取り断面図である。ＢＷＲの動作中、ＲＰＶ１００内部を循環する冷却水は、炉心１０２において発生する核分裂により加熱される。給水は給水入口１０４及び給水スパージャ１０６（ＲＰＶ１００の内部に周囲に沿って給水を散布するための複数の開口部を含むリング形パイプ）を経てＲＰＶ１００の内部に受入れられる。給水スパージャ１０６からの給水は、ダウンカマーアニュラス１０８（ＲＰＶ１００と炉心シュラウド１１０との間の環状領域）を通って下方へ流れる。

炉心シュラウド１１０は、炉心１０２を包囲するステンレス鋼の円筒である。炉心１０２は多数の燃料束集合体１１２（例えば、図１に示されるように２つの２×２アレイ）を含む。燃料束集合体１１２の各アレイは、その最上部でトップガイド１１４により支持され、底部では炉心支持板１１６により支持される。トップガイド１１４は燃料束集合体１１２の最上部を側方から支持し、制御棒を挿入するための正しい燃料‐チャネル間隔を維持する。

冷却水はダウンカマーアニュラス１０８を通って下方へ流れ、炉心下部プレナム１１８に流入する。炉心下部プレナム１１８に入った冷却水は、炉心１０２を通って上方へ流れる。冷却水は燃料束集合体１１２に流入し、そこで沸騰境界層が形成される。水と蒸気との混合物は炉心１０２から流出し、シュラウドヘッド１２２の下方で炉心上部プレナム１２０に入る。炉心上部プレナム１２０は、炉心１０２から流出する蒸気と水との混合物と、スタンドパイプ１２４に流入する蒸気と水との混合物の間を隔離する。スタンドパイプ１２４はシュラウドヘッド１１２の頂上部に配置され、炉心上部プレナム１２０と流体連通している。

蒸気と水との混合物はスタンドパイプ１２４を通って流れ、蒸気分離器１２６（例えば、軸流遠心型であってもよい）に入る。蒸気分離器１２６は、蒸気と水との混合物を液体水と蒸気とにほぼ分離する。分離された液体水は混合プレナム１２８において給水と混合する。その後、この混合物はダウンカマーアニュラス１０８を経て炉心１０２に戻る。分離された蒸気は蒸気乾燥器１３０を通過し、蒸気ドーム１３２に入る。乾燥された蒸気は蒸気出口１３４を経てＲＰＶ１００から取出され、タービン及び他の機器（図示せず）において使用される。ＢＷＲは、要求される出力密度を実現するために必要な炉心１０２を通過する強制対流を発生する冷却材再循環系を更に含む。水の一部は、再循環水出口１３６を経てダウンカマーアニュラス１０８の下端部から吸い上げられ、遠心再循環ポンプ（図示せず）により、再循環水入口１４０を経て複数のジェットポンプ構体１３８（そのうち１つの構体のみが示される）の中へ強制的に送り込まれる。ジェットポンプ構体１３８は炉心シュラウド１１０の周囲に沿って配分され、要求される炉心流れを発生する。典型的なＢＷＲは１６〜２４個の入口ミキサを含む。

図１に示されるように、従来のジェットポンプ構体１３８は、通常、１対の入口ミキサ１４２を含む。各入口ミキサ１４２にはエルボ１４４が溶接されている。エルボ１４４は、再循環ポンプ（図示せず）から入口上昇管１４６を介して加圧駆動水を受取る。入口ミキサ１４２の一例は、入口ミキサ軸に関して周囲方向に互いに等しい角度で配分された５つ１組のノズルを含む。各ノズルは、出口において半径方向内側へ先細りの形状を有する。ジェットポンプは、それらの先細ノズルにより作動される。５つの二次入口開口部はノズル出口の半径方向外側にある。従って、ノズルから水のジェットが発出するにつれて、ダウンカマーアニュラス１０８からの水は二次入口開口部を経て入口ミキサ１４２の中へ引き込まれ、再循環ポンプからの冷却水と混合される。その後、冷却水はディフューザ１４８に流入する。

炉心シュラウド１１０は、例えば、シュラウドヘッド１２２を支持するシュラウドヘッドフランジ（図示せず）、シュラウドヘッドフランジに上端部が溶接された上部シュラウド壁（図示せず）、上部シュラウド壁の底端部に溶接されたトップガイド支持リング（図示せず）、上端部がトップガイド支持リングに溶接され、シュラウド中央装着溶接部により接合された２つ又は３つの縦に積み重ねられたシェル部分（図示せず）を含む中央シュラウド壁（図示せず）、並びに中央シュラウド壁の底端部及び下部シュラウド壁（図示せず）の上端部に溶接された環状炉心支持板支持リング（図示せず）を含んでもよい。シュラウド全体は、下部シュラウド壁の底部に溶接されたシュラウド支持体（図示せず）と、内径においてシュラウド支持体に溶接され且つ外径においてＲＰＶ１００に溶接された環状ジェットポンプ支持板（図示せず）とにより支持される。

通常、炉心シュラウド１１０及び関連する溶接部の材料は、炭素含有量を低減したオーステナイトステンレス鋼である。シュラウド中央装着溶接部を含むシュラウド周囲溶接部の熱の影響を受けるゾーンは、残留溶接応力を有する。従って、シュラウド中央装着溶接部及び他の周囲溶接部には、粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を発生しやすいメカニズムが存在する。

任意のシュラウド周囲シーム溶接部の熱の影響を受けるゾーンにおけるＩＧＳＣＣは、トップガイド１１４及びシュラウドヘッド１２２を垂直方向及び水平方向に支持する炉心シュラウド１１０の構造的一体性を低減する。特に、亀裂を発生した炉心シュラウド１１０は、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）又は地震荷重により引き起こされる危険を増大する。ＬＯＣＡの間、ＲＰＶ１００からの冷却材が失われると、シュラウドヘッド１２２の上方の圧力が失われ、炉心シュラウド１１０の内部、すなわち、シュラウドヘッド１２２の下方の圧力が上昇する。その結果、シュラウドヘッド１２２及びシュラウドヘッド１２２がボルト留めされている炉心シュラウド１１０の上方部分に対する揚力が増加する。炉心シュラウド１１０の周囲溶接部の全体に亀裂が入ると、ＬＯＣＡの間に発生する揚力は、炉心シュラウド１１０を亀裂領域に沿って分離させ、原子炉冷却材の漏れという望ましくない事態を引き起こす。また、ＩＧＳＣＣによって炉心シュラウド１１０の溶接ゾーンに障害が起こった場合、地震荷重による整列のずれの危険があり、炉心１０２及び制御棒要素に損傷が発生する。これは、制御棒の挿入及び安全な運転停止に悪影響を及ぼすであろう。

従って、炉心シュラウド１１０の構造的一体性及び修理の必要性を判定するために、炉心シュラウド１１０を定期的に検査する必要がある。超音波検査は、原子炉構成要素の亀裂を検出する周知の技術である。検査の際の第１の関心領域は、水平及び／又は垂直シュラウド中央装着溶接部の位置における炉心シュラウド１１０の外面である。しかし、炉心シュラウド１１０に接近するのは容易ではない。機器で検査できるのは、炉心シュラウド１１０の外側とＲＰＶ１００の内側との間の環状空間の隣接するジェットポンプ構体１３８の間に限られる。走査作業で検査できるのは、炉心シュラウド１１０とジェットポンプ構体１３８との間の狭い空間の中に更に限定され、この空間は場所によっては約０．５インチの幅である。検査領域の放射能の濃度は高く、検査領域は、作業員の作業用プラットフォームから５０フィート以上下方の水中に位置する場合もある。その結果、多くの場合、炉心シュラウド１１０及び／又はＲＰＶ１００の検査、並びにダウンカマーアニュラス１０８の内部の他の検査、保守及び修理は困難且つ複雑である。

炉心シュラウド１１０を検査するという問題を解決する方法は、前述のように、例えば、米国特許第５，５８６，１５５号公報（「’１５５号特許」）（特許文献１）において提案されている。'１５５号特許の開示は、本明細書中に参考として取入れられている。しかし、提案された方法は、本発明に類似するような原子炉の検査、保守及び修理のための装置及び方法を含まない。
米国特許第５，５８６，１５５号公報 米国特許第４，０２５，０５３号公報 米国特許第４，４３６，６９４号公報 米国特許第４，７１８，５１９号公報 米国特許第５，１７６，３６２号公報 米国特許第５，３６４，０７１号公報 米国特許第５，７８４，４２５号公報 米国特許第５，９８８，５９４号公報 米国特許第６，３７５，１６１Ｂ２号公報 米国特許第６，９１６，０５８Ｂ２号公報 米国特許第７，０９２，４７７Ｂ２号公報

本発明は、原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置及び方法に関する。更に、本発明は、原子炉圧力容器と炉心シュラウドとの間のダウンカマーアニュラスの内部のような限定された領域において原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置及び方法に関する。

一実施形態においては、原子炉を検査する方法は、検査装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及びエフェクタを動作自在に結合すること；検査装置を原子炉に挿入すること；検査装置を原子炉の内部に固定すること；及び／又は検査装置を動作させることを含んでもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

別の実施形態においては、原子炉に対して保守を実行する方法は、保守装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及び１つ以上のツールを動作自在に結合すること；保守装置を原子炉に挿入すること；保守装置を原子炉の内部に固定すること；及び／又は保守装置を動作させることを含んでもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

更に別の実施形態においては、原子炉を修理する方法は、修理装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及び１つ以上のセンサ、１つ以上のツール、又は１つ以上のセンサ及び１つ以上のツールを動作自在に結合すること；修理装置を原子炉に挿入すること；修理装置を原子炉の内部に固定すること；及び／又は修理装置を動作させることを含んでもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

更に別の実施形態においては、原子炉を検査する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、及び／又はエフェクタを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。エフェクタはアームに動作自在に結合されてもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

更なる実施形態においては、原子炉を検査する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、及び／又はエフェクタを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。エフェクタはアームに動作自在に結合されてもよい。第１の軌道は、第１の軌道に対してアームを移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。

更なる別の実施形態においては、原子炉に対して保守を実行する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、及び／又は１つ以上のツールを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。１つ以上のツールはアームに動作自在に結合されてもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

更に別の実施形態においては、原子炉に対して保守を実行する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、及び／又は１つ以上のツールを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。１つ以上のツールはアームに動作自在に結合されてもよい。第１の軌道は、第１の軌道に対してアームを移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。

更に別の実施形態においては、原子炉を修理する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、１つ以上のセンサ、及び／又は１つ以上のツールを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。１つ以上のセンサ、１つ以上のツール、又は１つ以上のセンサ及び１つ以上のツールはアームに動作自在に結合されてもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

付加的な実施形態においては、原子炉を修理する装置は第１の軌道、アーム、固定装置、１つ以上のセンサ、及び／又は１つ以上のツールを含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されてもよい。１つ以上のセンサ、１つ以上のツール、又は１つ以上のセンサ及び１つ以上のツールはアームに動作自在に結合されてもよい。第１の軌道は、第１の軌道に対してアームを移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。

別の付加的実施形態においては、原子炉の検査、保守又は修理を実行するためのキットは第１の軌道、アーム、及び／又は固定装置を含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されるように構成されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されるように構成されてもよい。アームは収縮長さを有してもよい。アームは伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

更に別の付加的実施形態においては、原子炉の検査、保守又は修理を実行するためのキットは第１の軌道、アーム、及び／又は固定装置を含んでもよい。アームは第１の軌道に動作自在に結合されるように構成されてもよい。固定装置は第１の軌道に動作自在に結合されるように構成されてもよい。第１の軌道は、第１の軌道に対してアームを移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。

上記の面及び利点及び／又は他の面及び利点は、添付の図面と関連して以下の実施形態の詳細な説明を読むことにより、より明らかになり且つより容易に理解されるであろう。

添付の図面を参照して、実施形態を更に詳細に説明する。しかし、実施形態は多くの異なる形態で実現されてもよく、本明細書中に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。それらの実施形態は、本開示が完全且つ完璧であり、範囲を当業者に十分に伝達するように提供される。

ある構成要素が別の構成要素の「上にある」、別の構成要素に「接続される」、別の構成要素に「結合される」又は別の構成要素に「固定される」と述べられる場合、その構成要素は他の構成要素のすぐ上にあるか、他の構成要素に直接接続されるか、他の構成要素に直接結合されるか又は他の構成要素に直接固定されてもよいし、あるいはそれらの構成要素の間に介在する構成要素が存在してもよいことは理解されるであろう。これに対し、ある構成要素が別の構成要素の「すぐ上にある」、別の構成要素に「直接接続される」、別の構成要素に「直接結合される」又は別の構成要素に「直接固定される」と述べられる場合には、それらの構成要素の間に介在する構成要素は存在しない。本明細書中で使用される用語「及び／又は」は、関連して列挙される項目のうち１つ以上の任意の組合せ及び全ての組合せを含む。

本明細書中において、第１、第２、第３などの用語は種々の要素、構成要素、領域、層及び／又は部分を説明するために使用されるが、それらの要素、構成要素、領域、層及び／又は部分はそれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。それらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層又は部分を別の要素、構成要素、領域、層又は部分と識別するために使用されるにすぎない。従って、以下に説明される第１の要素、構成要素、領域、層又は部分は、実施形態の教示から逸脱することなく第２の要素、構成要素、領域、層又は部分と呼ばれてもよい。

本明細書中、「下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」などの空間に関連する用語は、説明の便宜上、１つの構成要素及び／又は特徴と別の構成要素及び／又は特徴、あるいは他の構成要素及び／又は特徴との図面に示されるような関係を説明するために使用されてもよい。空間に関連する用語は、図に示される向きに加えて、使用中又は動作中の装置の異なる向きを含むことが意図される。

本明細書中で使用される用語は特定の実施形態を説明する目的にのみ使用され、限定的な意味を持つことを意図されない。本明細書中で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、特に指示されない限り複数形も含むことが意図される。更に、用語「具備する」及び／又は「含む」は、本明細書中で使用される場合、記載される特徴、数字、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在又は追加を除外しないことが更に理解されるであろう。

別途指定のない限り、本明細書中で使用される全ての用語（技術科学用語を含む）は、実施形態が属する分野の当業者により一般に理解される意味と同一の意味を有する。一般に使用される辞書において定義される用語などの用語は、関連技術の説明におけるそれらの用語の意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、別途指示のない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことが更に理解されるであろう。

次に、添付の図面に示される実施形態を参照して説明する。図中、同一の図中符号は同一の構成要素を示す。

図２は、一実施形態に係る原子炉の検査、保守及び修理を実行する装置を示した斜視図である。図２に示されるように、原子炉の検査、保守及び／又は修理のための装置２００はアーム２０２、第１の軌道２０４、固定装置２０６及び／又はエフェクタ２０８を含んでもよい。アーム２０２は第１の軌道２０４に動作自在に結合されてもよい。固定装置２０６は第１の軌道２０４に動作自在に結合されてもよい。エフェクタ２０８はアーム２０２に動作自在に結合されてもよい。

装置２００は、検査、保守及び／又は修理の全範囲又は限定された範囲について移動の数を減少できる。その結果、少なくとも部分的に、装置２００は検査サイクルを短縮し且つ／又は検査計画を簡略化できる。

アーム２０２は収縮長さ及び伸長長さを有してもよい。伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。例えば、伸長長さは収縮長さの約２．５倍、３倍、３．５倍、４倍、４．５倍、５倍、５．５倍、６倍、６．５倍、７倍、７．５倍、８倍又はそれを超える長さであってもよい。これに加えて又はその代わりに、第１の軌道２０４は、第１の軌道２０４に対してアーム２０２を移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。

アーム２０２は第１の軌道２０４に対して移動するように構成されてもよい。例えば、アーム２０２は第１の軌道２０４に沿って移動し、アーム２０２と第１の軌道２０４との動作自在の結合部２１０に対して移動し且つ／又は第１の軌道２０４に対して回転するように構成されてもよい。

エフェクタ２０８は１つ以上のセンサを含んでもよい。例えば、１つ以上のセンサは少なくとも１つのカメラ、少なくとも１つのビデオカメラ、少なくとも１つの変換器、少なくとも１つの超音波変換器及び／又は１つ以上のスキャナを含んでもよい。１つ以上のセンサのうち少なくとも１つは、例えば、接触及び／又は圧力、水分、温度、ｐＨ、導電率及び／又は化学物質の存在及び／又は濃度を感知してもよい。これに加えて又はその代わりに、エフェクタ２０８は、原子炉を洗浄するためのツール、原子炉構成要素を捜索及び／又は検索するためのツール、溶接ツール及び／又は放電加工（「ＥＤＭ」）ツールなどの１つ以上のツールを含んでもよい。

一実施形態においては、装置２００は、アダプタ構体２１２に結合された長いポール（図示せず）の端部で原子炉の中に挿入されてもよい。原子炉の上方にある作業員用プラットフォームから原子炉自体までの距離があること、作業員用プラットフォーム及び原子炉の領域では放射線に暴露されること及び装置２００が原子炉に挿入された時点で原子炉に水がほぼ一杯に満たされていることのうち１つ以上を理由として、ポールは少なくとも部分的に約６０フィート〜８０フィートの長さであってもよい。原子炉内部において必要に応じて装置２００を位置決めするために、１人以上の作業員がポールを制御してもよい。その位置は、例えば、第１の軌道２０４、エフェクタ２０８及び／又は調整自在の足部２１４のうち１つ以上が炉心シュラウド１１０とほぼ接触し且つ／又は固定装置２０６がＲＰＶ１００とほぼ接触する状態で、炉心シュラウド１１０の外側とＲＰＶ１００の内側との間に設定されてもよい。装置２００は、遠隔操作車両（「ＲＯＶ」）（図示せず）、ケーブル／チェーンホイスト（図示せず）又はそれに類似する装置を使用して、原子炉に挿入されてもよい。検査装置２００が原子炉に挿入される場合、アーム２０２は第１の軌道２０４とほぼ平行になるまで回転されてもよい。そのように平行にすると、１人以上の作業員が装置２００を原子炉内で迅速に位置決めするのに有用である。

一実施形態においては、装置２００が適正に位置決めされた後、第１の軌道２０４、エフェクタ２０８及び／又は調整自在の足部２１４のうち１つ以上を炉心シュラウド１１０に強制的に接触させ、それにより装置２００を所定の位置に固定するために、１人以上の作業員は固定装置２０６によりＲＰＶ１００に圧力を加えてもよい。また、装置２００は、例えば、炉心シュラウド１１０及び／又はシュラウドヘッドフランジ（図示せず）に結合されるか、あるいは原子炉の蒸気ダム（図示せず）に乗り上げるように配置されてもよいマスト、スキャンアーム又はそれと同等の部材の形態をとる固定装置２０６により所定の位置に固定されてもよい。

装置２００が所定の位置に固定されたならば、エフェクタ２０８はアーム２０２及び第１の軌道２０４を使用して必要に応じて位置決めされてもよい。例えば、第１の軌道２０４が垂直の向きに固定されたと仮定すると、動作自在の結合部２１０を上下動させるため（及びそれによってエフェクタ２０８を上下動させるため）にアーム２０２は第１の軌道２０４に沿って移動されてもよく、（エフェクタ２０８と動作自在の結合部２１０との距離を変えるために）アーム２０２は動作自在の結合部２１０に対して移動されてもよく、且つ／又は第１の軌道２０４に対するアーム２０２の角度を変えるため（及びそれによってエフェクタ２０８の角度位置を変えるため）にアーム２０２は第１の軌道２０４に対して回転されてもよい。アーム２０２及びエフェクタ２０８は薄型であるため、エフェクタ２０８はＲＯＶなどの他の装置が入り込めない限られた空間にも入り込むことができる。

エフェクタ２０８は、それらの「自由度」のうち任意の自由度で独立して位置決めされてもよく、又は２つ以上の自由度で同時に位置決めされてもよい。これに加えて又はその代わりに、エフェクタ２０８は上記の自由度以外の「自由度」を有してもよい。そのいくつかの例は、以下のアーム２０２の説明中に含まれる。

装置２００はケーブル管理システムを更に含んでもよい。ケーブル管理システムは、例えば、装置２００に動力（すなわち、電力、空気圧動力及び／又は液圧（水圧）動力）を供給し、装置２００に制御信号を供給し且つ／又は１人以上の作業員に装置２００からのセンサ信号を供給してもよい１本以上のアンビリカルケーブル（図示せず）を管理するのを助ける。１本以上のアンビリカルケーブルは、作業員用プラットフォームから装置２００及び／又はエフェクタ２０８に到達してもよい。第１の軌道２０４はケーブル管理システムの少なくとも一部分を含んでもよい。同様に、アーム２０２はケーブル管理システムの少なくとも一部分を含んでもよい。一実施形態においては、第１の軌道２０４はケーブル管理システムの第１の部分を含んでもよく、アーム２０２はケーブル管理システムの第２の部分を含んでもよい。

図３は、図２の装置のアームを示した展開斜視図であり、図４は、図３のアームを示した背面展開斜視図である。図３及び図４に示されるように、アーム２０２は第２の軌道３００、クロスバー３０２、ガイドブロック３０４、ガイド３０６及び／又は３０８、ローラブラケット３１０、３１２及び／又は３１４、ローラ３１６、３１８及び／又は３２０、及び／又はエフェクタブラケット３２２を含んでもよい。

第２の軌道３００は３つ以上の部分を含んでもよい。通常、それらの部分は積み重なっているため、部分の数が多いほど第２の軌道３００は厚くなる。

第２の軌道３００の各部分は、１つ以上の標準曲率半径で製造されてもよい。しかし、第２の軌道３００の曲率半径は炉心シュラウド１１０、ＲＰＶ１００などの曲率半径に厳密に整合しなくてもよい。例えば、エフェクタ２０８が炉心シュラウド１１０、ＲＰＶ１００などと直接接触する必要がない場合には、曲率半径は一致しなくてもよい。これに加えて又はその代わりに、エフェクタ２０８がエフェクタブラケット３２２を使用してアーム２０２に動作自在に結合されてもよく、炉心シュラウド１１０、ＲＰＶ１００などに向かうようにエフェクタ２０８に影響を与えるために、エフェクタブラケット３２２はばねを装荷されるか又はそれと同等の手段が講じられてもよいという理由により、曲率半径は一致しなくてもよい。

一実施形態においては、クロスバー３０２は主に構造支持体として機能してもよい。前述の自由度に加えて、エフェクタ２０８は付加的な自由度を有してもよい。例えば、エフェクタ２０８は、ジンバル又は他の任意の装置を使用してアーム２０２に動作自在に結合されてもよい。一実施形態においては、エフェクタ２０８は、アーム２０２上の任意の場所でアーム２０２に動作自在に結合されてもよい。

先に述べた通り、アーム２０２はケーブル管理システムの少なくとも一部を含んでもよい。その部分は、例えば、ガイドブロック３０４、ガイド３０６及び／又は３０８、ローラブラケット３１０、３１２及び／又は３１４、並びにローラ３１６、３１８及び／又は３２０のうち１つ以上を含んでもよい。

図５は、図３のアーム２０２の第２の軌道３００を示した正面斜視図であり、図６は、図５の第２の軌道３００を示した平面図であり、図７は、図６の第２の軌道３００を示した背面図である。図８は、図７の第２の軌道３００を示した第１の詳細図であり、図９は、図７の第２の軌道３００を示した第２の詳細図であり、図１０は、図７の第２の軌道３００を示した第３の詳細図である。図５〜図９に示されるように、第２の軌道３００は第１の部分５００、第２の部分５０２、第３の部分５０４及び／又は第４の部分５０６を含んでもよい。第４の部分５０６は第１の軌道２０４に固定されてもよい。

第１の部分５００はバックボーン９００、上部ギヤラック９０２、上部レール９０４及び／又は下部レール９０６を含んでもよい。第２の部分５０２はバックボーン９０８、下部ギヤラック９１０、１つ以上の内側ローラ９１２及び／又は１つ以上の外側ローラ９１４を含んでもよい。第３の部分５０４はバックボーン９１６、内側上部ギヤラック９１８、外側上部ギヤラック９２０、内側上部レール９２２、内側下部レール９２４、外側上部レール９２６及び／又は外側下部レール９２８を含んでもよい。第４の部分５０６はバックボーン９３０、下部ギヤラック９３２及び／又は１つ以上のローラ（図示せず）を含んでもよい。

図９において、第１の部分５００の上部レール９０４及び下部レール９０６は、Ｖ字形レールとして示される。他の形状も可能であるが、第２の部分５０２の１つ以上の内側ローラ９１２は、上部レール９０４及び下部レール９０６の一方又は双方に乗り上げる。同様に、第３の部分５０４の内側上部レール９２２及び内側下部レール９２４はＶ字形レールとして示される。他の形状も可能であるが、第２の部分５０２の１つ以上の外側ローラ９１４は、内側上部レール９２２及び内側下部レール９２４の一方又は双方に乗り上げる。同様に、第３の部分５０４の外側上部レール９２６及び外側下部レール９２８はＶ字形レールとして示される。他の形状も可能であるが、第４の部分５０６の１つ以上のローラ（図示せず）は、外側上部レール９２６及び外側下部レール９２８の一方又は双方に乗り上げる。第２の軌道３００が外側上部ギヤラック９２０の駆動により伸長又は収縮された場合に第２の部分５００が第３の部分５０４により駆動されるように、上部ギヤラック９０２及び内側上部ギヤラック９１８は、第１の遊び歯車（図示せず）により結合されてもよい。同様に、第２の軌道３００が外側上部ギヤラック９２０の駆動により伸長又は収縮された場合に第２の部分５０２が第４の部分５０６により駆動されるように、下部ギヤラック９１０及び下部ギヤラック９３２は、第２の遊び歯車（図示せず）により結合されてもよい。このように、第２の軌道３００が外側上部ギヤラック９２０の駆動により伸長又は収縮された場合、第１の部分５００、第２の部分５０２及び第３の部分５０４は第４の部分５０６に対して全て同時に移動してもよい。第１の実施形態においては、この同時移動の範囲は部分間で比例する。第２の実施形態においては、同時移動の範囲は部分間で同一である。図８は、第１の部分５００に装着されたレールアジャスタ８００を示す。図１０は、第３の部分５０４に装着されたレールアジャスタ１０００を示す。そのようなレールアジャスタは、上下の１対のレール（すなわち、第１の部分５００の上部レール９０４及び下部レール９０６）の間の張力を機械的に調整できる。

別の実施形態においては、原子炉の検査、保守及び／又は修理のための装置２００はアーム２０２、第１の軌道２０４、固定装置２０６及び／又はエフェクタ２０８を含んでもよい。アーム２０２は、第２の軌道３００の湾曲とは逆の湾曲を有する第２の軌道を含んでもよい。この場合、装置２００は、例えば、第１の軌道２０４、エフェクタ２０８及び／又は調整自在の足部２１４のうち１つ以上がＲＰＶ１００とほぼ接触し且つ／又は固定装置２０６が炉心シュラウド１１０とほぼ接触する状態で、炉心シュラウド１１０の外側とＲＰＶ１００の内側との間に位置決めされてもよい。装置２００は、例えば、ＲＰＶ１００の内面を検査するために使用されてもよい。更なる実施形態においては、原子炉の検査、保守及び／又は修理のための装置２００はアーム２０２、第１の軌道２０４、固定装置２０６及び／又はエフェクタ２０８を含んでもよい。アーム２０２は、ほぼまっすぐな第２の軌道を含んでもよい。この場合、装置２００は、例えば、原子炉内部のほぼ平坦な任意の面を検査するために使用されてもよい。

更に別の実施形態においては、原子炉の検査、保守及び／又は修理のための装置２００はアーム２０２、第１の軌道２０４、固定装置２０６及び／又はエフェクタ２０８を含んでもよい。アーム２０２は１つ以上の第２の軌道を含んでもよい。１つ以上の第２の軌道のうち少なくとも１つは湾曲した軌道であってもよい。これに加えて又はその代わりに、１つ以上の第２の軌道のうち少なくとも１つは、ほぼまっすぐな軌道であってもよい。これに加えて又はその代わりに、１つ以上の第２の軌道のうち少なくとも１つは少なくとも３つの部分を含んでもよい。一実施形態においては、少なくとも３つの部分は、アーム２０２を収縮長さまで収縮させ且つ／又はアーム２０２を伸長長さまで伸長させるように構成されてもよい。

図１１は、図２の装置２００の第１の軌道２０４を示した展開斜視図であり、図１２は、図１１の第１の軌道２０４を示した背面展開斜視図であり、図１３は、図１１の第１の軌道２０４の第１の部分を示した背面展開斜視図であり、図１４は、図１１の第１の軌道２０４の第２の部分を示した背面展開斜視図である。

図１１〜図１４に示されるように、第１の軌道２０４は第１のモータ１２００、第２のモータ１２０２及び／又は第３のモータ１２０４を含んでもよい。第１の軌道２０４は第１の軸１２０６、第２の軸１２０８及び／又は第３の軸１２１０を更に含んでもよい。更に、第１の軌道２０４は第１のレール１２１２及び／又は第２のレール１２１４を含んでもよい。

第１の軌道２０４の他の構成要素はケース１２１６、モータボックス１２１８、モータボックスキャップ１２２０、上部支持板１２２２、上部支持側板１２２４、回転ブロック構体１２２６、ケーブルガード１２２８、ケーブルガイド１２３０及び１２３２、プーリ１２３４及び１２３６、二重プーリ構体１２３８及び／又はギヤ１２４０を含んでもよい。回転ブロック構体１２２６と関連するギヤ１２４０は、図３及び図１１に最も明瞭に示される。

更に、第１の軌道２０４は、例えば、１つ以上の玉軸受、ブラケット、ケーブルガイド、キャップ、駆動歯車、ガスケット、遊び歯車、止めナット、マイタ歯車、ピニオン、ねじ、シール、軸延長部分、スペーサ、座金及びウォーム歯車などの当業者には周知である別の構成要素（図１１〜図１４に示される）を含んでもよい。一実施形態においては、第１の軌道２０４は、第１のモータ１２００、第２のモータ１２０２及び第３のモータ１２０４の各々に対して３つの歯車、すなわち、ピニオン歯車、遊び歯車及びウォーム歯車を含む（モータはピニオン歯車を回転させ、ピニオン歯車は遊び歯車を回転させ、遊び歯車はウォーム歯車を回転させる）。

第１の実施形態においては、第１の軌道２０４は、第１の軌道２０４に対してアーム２０２を移動するように構成される１つ以上のモータ（すなわち、第１のモータ１２００、第２のモータ１２０２及び／又は第３のモータ１２０４）を含んでもよい。第２の実施形態においては、第１の軌道２０４は、第１の軌道２０４に沿ってアーム２０２を移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。第３の実施形態においては、第１の軌道２０４は、動作自在の結合部２１０に対してアーム２０２を移動するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。第４の実施形態においては、第１の軌道２０４は、第１の軌道２０４に対してアーム２０２を回転するように構成される１つ以上のモータを含んでもよい。第５の実施形態においては、第１の軌道２０４は第１のモータ１２００、第２のモータ１２０２及び第３のモータ１２０４を含んでもよく、第１のモータ１２００は動作自在の結合部２１０に対してアーム２０２を移動するように構成され、第２のモータ１２０２は第１の軌道２０４に沿ってアーム２０２を移動するように構成され、第３のモータ１２０４は第１の軌道２０４に対してアーム２０２を回転するように構成される。

前述のように、第１の軌道２０４はケーブル管理システムの少なくとも一部分を含んでもよい。その部分は、例えば、ケーブルガード１２２８、ケーブルガイド１２３０及び１２３２、プーリ１２３４及び１２３６及び／又は二重プーリ構体１２３８のうち１つ以上を含んでもよく、並びに先に挙げた当業者には周知である別の構成要素のうちいくつかを含んでもよい。

一実施形態においては、ケーブル管理システムのアンビリカルケーブルはケーブルガイド１２３０とプーリ１２３４との間を通り、次にケーブルガイド１２３２とプーリ１２３６との間を通り、第１の軌道２０４を通って二重プーリ構体１２３８に至り、その後、ガイドブロック３０４の下方並びにガイド３０６及び３０８のうち一方又は双方の周囲を通り、エフェクタ２０８に達するが、その際、任意にローラ３１６、３１８及び３２０のうち１つ以上に接触する。第１の実施形態においては、ケーブルガイド１２３０とプーリ１２３４との間を通るアンビリカルケーブルに対して張力が維持される。第２の実施形態においては、張力はほぼ一定に維持される。第３の実施形態においては、開閉滑車構造を使用して、張力はほぼ一定に維持される。

第１のモータ１２００及び第１の軸１２０６は、アーム２０２を動作自在の結合部２１０に対して移動させるように駆動してもよい。この移動はアーム２０２を伸張する（すなわち、第１の部分５００、第２の部分５０２、第３の部分５０４及び第４の部分５０６を積み重ね状態から引き伸ばす）ためのものであってもよく、あるいは移動はアーム２０２を収縮して（すなわち、第１の部分５００、第２の部分５０２、第３の部分５０４及び第４の部分５０４を積み重ねて）もよい。一実施形態においては、アーム２０２は動作自在の結合部２１０の一方の側又は他方の側のいずれかへ伸長してもよく、それにより、装置２００の使用に更に融通性が加えられる。

先に述べた通り、第２の軌道３００は３つ以上の部分を含んでもよい。例えば、第２の軌道３００は３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ又は９つ以上の部分を含んでもよい。部分の数は奇数であってもよく、又は偶数であってもよい。使用できる部分の数は、本質的に、第２の軌道３００、第１のレール１２１２及び第２のレール１２１４を構成するために使用される材料の強度の関数である（伸長された第２の軌道３００の荷重が第１の軸１２０６、第２の軸１２０８及び／又は第３の軸１２１０の性能に影響を及ぼし、その結果、第１のモータ１２００、第２のモータ１２０２及び／又は第３のモータ１２０４の性能に影響を及ぼすのを有効に防止するために、第１のレール１２１２及び第２のレール１２１４は、伸長された第２の軌道３００の全荷重をほぼ支持する）。

第２のモータ１２０２及び第２の軸１２０８は、アーム２０２を第１の軌道２０４に沿って移動するように駆動してもよい。この「垂直」移動は第１のレール１２１２及び／又は第２のレール１２１４により案内されてもよい。

第３のモータ１２０４及び第３の軸１２１０は、アーム２０２を第１の軌道２０４に対して回転するように駆動してもよい。駆動列は、例えば、ギヤ１２４０を含んでもよい。回転は時計回り方向であってもよく、又は反時計回り方向であってもよい。従って、アーム２０２は第１の軌道２０４に対して任意の角度位置まで回転駆動されてもよい。前述のように、装置２００を原子炉に挿入する場合（及び装置２００を原子炉から取出す場合）、アーム２０２は第１の軌道２０４とほぼ平行に回転されてもよい。アーム２０２は第１のモータ１２００／第１の軸１２０６、第２のモータ１２０２／第２の軸１２０８、又は第３のモータ１２０４／第３の軸１２１０により個別に駆動されてもよい。これに加えて又はその代わりに、アーム２０２は第１のモータ１２００／第１の軸１２０６、第２のモータ１２０２／第２の軸１２０８及び／又は第３のモータ１２０４／第３の軸１２１０の任意の組合せにより同時に駆動されてもよい。

図１５は、図２の装置２００の固定装置２０６を示した斜視図であり、図１６は、図１５の固定装置２０６を示した背面斜視図である。図１５及び図１６に示されるように、固定装置２０６はベース１５００、複数の脚部１５０２及び／又は１つ以上の空気圧ピストン又は油圧ピストン１５０４を含んでもよい。図１５及び図１６の固定装置２０６は、単一の駆動ポイントから伸長するのが好都合である。当業者には周知であるように、１つ以上の空気圧ピストン又は油圧ピストン１５０４は、多様な構成でベース１５００及び／又は複数の脚部１５０２に対して位置決めされ、向きを規定され且つ／又は結合されてもよい。

第１の実施形態においては、固定装置２０６はシザージャッキであってもよい。第２の実施形態においては、固定装置２０６は１つ以上のシザージャッキを含んでもよい。第３の実施形態においては、固定装置２０６は１つ以上の油圧シリンダ及び／又は１つ以上の空気圧シリンダを含んでもよい。第４の実施形態においては、固定装置２０６は１つ以上の油圧ピストン及び／又は１つ以上の空気圧ピストンを含んでもよい。通常、原子炉の液圧系統は水圧式であり、油圧系統及び空気圧系統は厳格な清浄度基準及び純度基準に適合しなければならない。

別の第１の実施形態においては、原子炉を検査する方法は、検査装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及びエフェクタを動作自在に結合することと、検査装置を原子炉に挿入することと、検査装置を原子炉の内部に固定することと、検査装置を動作させることとを含んでもよい。

別の第２の実施形態においては、原子炉を動作させる方法は、原子炉の動作を停止することと、先に説明したように原子炉を検査することと、原子炉を始動することとを含んでもよい。

別の第３の実施形態においては、原子炉に対して保守を実行する方法は、保守装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及び１つ以上のツールを動作自在に結合することと、保守装置を原子炉に挿入することと、保守装置を原子炉の内部に固定することと、保守装置を動作させることとを含んでもよい。

別の第４の実施形態においては、原子炉を動作させる方法は、原子炉の動作を停止することと、先に説明したように原子炉に対して保守を実行することと、原子炉を始動することとを含んでもよい。

別の第５の実施形態においては、原子炉を修理する方法は、修理装置を形成するために、固定装置、第１の軌道、アーム及び１つ以上のセンサ、１つ以上のツール、又は１つ以上のセンサ及び１つ以上のツールを動作自在に結合することと、修理装置を原子炉に挿入することと、修理装置を原子炉の内部に固定することと、修理装置を動作させることとを含んでもよい。

別の第６の実施形態においては、原子炉を動作させる方法は、原子炉の動作を停止することと、先に説明したように原子炉を修理することと、原子炉を始動することとを含んでもよい。

上記の６つの実施形態の各々において、アームは収縮長さ及び伸長長さを有してもよく、伸長長さは収縮長さの２倍を超えてもよい。

実施例を特定して示し且つ説明したが、特許請求の範囲により定義される本発明の趣旨の範囲から逸脱せずに、それらの実施形態に対し形態及び詳細に関して種々の変更を実施してもよいことは当業者により理解されるであろう。

従来のＢＷＲにおける典型的なＲＰＶを示した部分切取り断面図である。 一実施形態に係る原子炉の検査、保守及び修理装置を示した斜視図である。 図２の装置のアームを示した展開斜視図である。 図３のアームを示した背面展開斜視図である。 図３のアームの第２の軌道を示した正面斜視図である。 図５の第２の軌道を示した平面図である。 図６の第２の軌道を示した背面図である。 図７の第２の軌道を示した第１の詳細図である。 図７の第２の軌道を示した第２の詳細図である。 図７の第２の軌道を示した第３の詳細図である。 図２の装置の第１の軌道を示した展開斜視図である。 図１１の第１の軌道を示した背面展開斜視図である。 図１１の第１の軌道の第１の部分を示した背面展開斜視図である。 図１１の第１の軌道の第２の部分を示した背面展開斜視図である。 図２の装置の固定装置を示した斜視図である。 図１５の固定装置を示した背面斜視図である。

符号の説明

１００…原子炉圧力容器、１１０…炉心シュラウド、２００…装置、２０２…アーム、２０４…第１の軌道、２０６…固定装置、２０８…エフェクタ、２１０…動作自在の結合部、３００…第２の軌道、５００…第１の部分、５０２…第２の部分、５０４…第３の部分、１２００…第１のモータ、１２０２…第２のモータ、１２０４…第３のモータ

Claims (10)

1. 原子炉の検査、保守又は修理を実行する方法において、
   装置（２００）を形成するために、固定装置（２０６）、第１の軌道（２０４）、アーム（２０２）及びエフェクタ（２０８）を動作自在に結合して検査装置（２００）を構成する工程と；
   前記装置（２００）を前記原子炉に挿入する工程と；
   前記装置（２００）を前記原子炉の内部に固定する工程と；
   前記装置（２００）を動作させる工程とを有し、
   前記アーム（２０２）は収縮長さを有し、
   前記アーム（２０２）は伸長長さを有し、
   前記伸長長さは前記収縮長さの２倍を超えることを特徴とする方法。
2. 原子炉を検査する検査装置（２００）において、
   第１の軌道（２０４）と；
   アーム（２０２）と；
   固定装置（２０６）と；
   エフェクタ（２０８）とを具備し、
   前記アーム（２０２）は前記第１の軌道（２０４）に動作自在に結合され、
   前記固定装置（２０６）は前記第１の軌道（２０４）に動作自在に結合され、
   前記エフェクタ（２０８）は前記アーム（２０２）に動作自在に結合され、
   前記アーム（２０２）は収縮長さを有し、
   前記アーム（２０２）は伸長長さを有し、
   前記伸長長さは前記収縮長さの２倍を超えることを特徴とする検査装置（２００）。
3. 前記第１の軌道（２０４）は、前記第１の軌道（２０４）に対して前記アーム（２０２）を移動するように構成される１つ以上のモータ（１２００、１２０２、１２０４）を具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
4. 前記第１の軌道（２０４）は、前記第１の軌道（２０４）に沿って前記アーム（２００）を移動するように構成される１つ以上のモータ（１２００、１２０２、１２０４）を具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
5. 前記第１の軌道（２０４）は、前記アーム（２０２）と前記第１の軌道（２０４）との動作自在の結合部に対して前記アーム（２０２）を移動するように構成される１つ以上のモータ（１２００、１２０２、１２０４）を具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
6. 前記第１の軌道（２０４）は、前記第１の軌道（２０４）に対して前記アーム（２０２）を回転するように構成される１つ以上のモータ（１２００、１２０２、１２０４）を具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
7. ケーブル管理システムを更に具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
8. 前記アーム（２０２）は１つ以上の第２の軌道（３００）を具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。
9. 前記１つ以上の第２の軌道（３００）のうち少なくとも１つは少なくとも３つの部分を含むことを特徴とする請求項８記載の装置（２００）。
10. 前記エフェクタ（２０８）は１つ以上のセンサを具備することを特徴とする請求項２記載の装置（２００）。

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