JP2014190942A

JP2014190942A - 原子炉内調査方法および調査装置

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Publication number: JP2014190942A
Application number: JP2013068963A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Kobayashi; 亮介小林; Katsuhiko Hirano; 克彦平野
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP6025638B2

Abstract

【課題】
原子炉圧力容器の上部を開放することができない場合においても原子炉内の内部調査を行うことが可能な原子炉内調査方法および調査装置を提供する。
【解決手段】
原子炉圧力容器内の調査作業を原子炉圧力容器底部から行う方式とし、原子炉格納容器貫通部を利用して、ペデスタル内へ、展開することによりペデスタル内壁に固定されて作業ベースとなる展開機構を搬入し、展開した展開機構を作業ベースとして調査作業を行う。展開機構のペデスタル内への搬入は、伸縮可能な挿入ガイドを用い、挿入ガイドに展開機構を格納して、原子炉格納容器外から原子炉圧力容器ペデスタルに設置されたレールに沿って挿入ガイドの先端部をペデスタル内に挿入することにより行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、原子炉内調査方法および調査装置に係り、特に、沸騰水型原子炉内の内部調査作業に好適な原子炉内調査方法および調査装置に関する。

沸騰水型原子力プラント等の原子力プラントでは、原子炉内に炉内構造物や燃料集合体が内蔵されている。そして、原子炉の運転を所定の運転サイクル数経験した燃料集合体は、使用済燃料集合体として原子炉内から原子炉外に搬出されている。また、炉内構造物の取替えや補修も定期的に実施されている。

従来、原子炉運転停止時におけるシュラウドなどの炉内構造物の壁面の点検・補修などの作業を行う装置および方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、原子炉圧力容器内の円筒構造物上に載置されて円筒構造物の円周方向に走行する水平走行機構と、水平走行機構に取り付けられた伸縮可能な中空のマストと、マストの内部に対して収納および展開可能で、展開したときに円筒構造物の壁面に接近又は接触して作業を行う展開作業機構を有する原子炉内構造物作業装置が提案されている。特許文献１に記載された原子炉内構造物作業装置および作業方法は、沸騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器内の核燃料物質が、健全な燃料集合体内に存在している場合においてシュラウド等の壁面を調査・補修する方法である。

特開２０１２−０３７２９９号公報

通常の炉内点検では、特許文献１のように、原子炉運転停止時に原子炉圧力容器の上部を開放して原子炉上部から点検対象に向けて作業機器を挿入している。

ところで、例えば、スリーマイル原子力発電所の原子力プラントのように、原子炉内の炉心に装荷している燃料集合体に含まれる核燃料物質が溶融する事故が発生した場合、あるいは燃料棒が破損したような場合は、炉心の調査を実施し、炉心の状況を把握した後に、溶融した核燃料物質、破損した燃料棒および原子炉内構造物の速やかな切除・取出を行い、放射線遮蔽ならびに冷却等が行える場所（容器）に移動する必要がある。

しかしながら、原子炉内の炉心に装荷している燃料集合体に含まれる核燃料物質が溶融する事故などが発生した場合、通常の炉内点検のように、原子炉圧力容器の上部を開放することは容易でない。

本発明の目的は、原子炉圧力容器の上部を開放することができない場合においても原子炉内の内部調査を行うことが可能な原子炉内調査方法および調査装置を提供することにある。

本発明は、原子炉圧力容器内の調査作業を原子炉圧力容器底部から行う方式とし、原子炉格納容器貫通部を利用して、ペデスタル内へ、展開することによりペデスタル内壁に固定されて作業ベースとなる展開機構を搬入し、展開した展開機構を作業ベースとして調査作業を行うようにしたことを特徴とする。

展開機構のペデスタル内への搬入は、伸縮可能な挿入ガイドを用い、挿入ガイドに展開機構を格納して、原子炉格納容器外から原子炉圧力容器ペデスタルに設置されたレールに沿って挿入ガイドの先端部をペデスタル内に挿入することにより行う。

本発明によれば、原子炉上部を開放することができない場合においても原子炉内の内部調査を行うことができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例の原子炉内調査装置が適用される沸騰水型原子力プラントの概略構造である。本発明の実施例の原子炉圧力容器内の調査方法の手順を説明する図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置の構成を示す図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置の正面図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置の上面図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置の移動手順を説明する図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置を制御する制御装置の構成を示す図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置の原子炉圧力容器への挿入までの制御フローを示す図である。本発明の実施例の原子炉内調査装置における原子炉圧力容器の貫通部抽出の方法を説明するイメージ図である。

以下、図面を参照して本発明による原子炉内調査装置及び調査方法の実施例を説明する。本実施例は、沸騰水型原子力プラントに本発明の原子炉内調査装置を適用したものである。

まず、図１を用いて本実施例の原子炉内調査装置が用いられる沸騰水型原子力プラントの概略構造を説明する。

沸騰水型原子力プラントは、原子炉１及び原子炉格納容器（以下、ＰＣＶという）２を備えている。ＰＣＶ２は、原子炉建屋３内に設置されて、上端部に上蓋４が取り付けられて密封されている。また、ＰＣＶ２は、内部に形成されたドライウェル５、及び冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成された圧力抑制室６を有する。ドライウェル５に連絡されるベント通路の一端が、圧力抑制室６内の圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。上蓋４の真上に複数に分割された放射線遮へい体であるシールドプラグ７が配置され、これらのシールドプラグ７が、原子炉建屋３の運転床に設置されている。

原子炉１は、上蓋８が取り付けられて構成される原子炉圧力容器（以下、ＲＰＶという）９、核燃料物質を含む複数の燃料集合体が装荷された炉心１０、気水分離器１１及び蒸気乾燥器１２等を備えている。炉心１０、気水分離器１１及び蒸気乾燥器１２は、ＲＰＶ９内に配置される。ＲＰＶ９内に設置された炉心シュラウド１３が、炉心１０を取り囲んでいる。炉心１０内に装荷された各燃料集合体は、下端部が炉心支持板１４によって支持され、上端部が上部格子板（図示せず）によって保持される。気水分離器１１は、炉心１０の上端部に位置する上部格子板よりも上方に配置される。蒸気乾燥器１２は、気水分離器１１の上方に配置される。複数の制御棒案内管１５が炉心１０の下方に配置され、複数の制御棒案内管１５を含むサポートシリンダ１６が形成されている。炉心１０内の燃料集合体間に出し入れされて原子炉出力を制御する制御棒（図示せず）が、各制御棒案内管１５内に配置されている。複数の制御棒駆動機構ハウジング１７が、ＲＰＶ９の下鏡に取り付けられている。制御棒駆動機構（図示せず）が、それぞれの制御棒駆動機構ハウジング１７内に設置され、制御棒案内管１５内の制御棒と連結されている。炉内構造物は、気水分離器１１、蒸気乾燥器１２、上部格子板、炉心シュラウド１３、炉心支持板１４、サポートシリンダ１６、制御棒案内管１５などである。ＲＰＶ９は、ＰＣＶ２内の底部に設けられたコンクリートマット１９上に設けられた筒状のペデスタル２０上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体２１が、ペデスタル２１の上端に設置され、ＲＰＶ９を取り囲んでいる。

このような沸騰水型原子力プラントにおいて、炉心１０内の各燃料集合体内の冷却が損なわれ、燃料集合体に含まれる核燃料物質が溶融し、溶融した核燃料物質がＲＰＶ９の底部に落下する事態が発生したと想定する。万が一、このような溶融核燃料物質２３のＲＰＶ９の底部への落下が生じた場合には、溶融核燃料物質２３のＲＰＶ９外への搬出、及び沸騰水型原子力プラントの廃炉処理が実施される。

このような作業を行うためには、ＲＰＶ９内部調査（溶融した核燃料のサンプリング調査等）を行う必要がある。本実施例は、このように核燃料物質の溶融が生じている沸騰水型原子力プラントのＲＰＶ９内部の調査を行う装置に関するものである。

核燃料物質の溶融が生じている場合には、上述したように、通常の炉内点検のように、原子炉圧力容器の上部を開放することは容易でない。そこで、原子炉内へ通じている既設の配管等を利用して、アクセスする方法が考えられる。しかし、溶融した核燃料のサンプリング調査等の作業は反力を伴う作業である。原子炉内へ通じている既設の配管等を利用した場合には、挿入口が小さく、反力を伴う作業は困難である。

そこで、本発明では、原子炉格納容器底部より調査機器を原子炉圧力容器内へ進入させる方式とし、そして、反力が伴う作業に対応できるように、作業ベースをペデスタル内壁に固定させるようにしている。作業ベースは、展開と格納が可能な展開機構を格納状態で、ＰＣＶ貫通部から挿入し、ペデスタル内において展開させることによりペデスタル内壁に固定させる方式とする。そして、展開機構を作業ベースとして調査機器（作業部）を原子炉圧力容器内へ進入させる。

以下、本実施例の原子炉内調査方法及び調査装置を詳細に説明する。

先ず、図２を用いて本実施例のＲＰＶ内部調査方法の概要を説明する。

調査装置２４を挿入するＰＣＶ貫通部まで搬送する（ステップＳ１）。ＰＣＶ貫通部は、ＰＣＶ内に各種機器の搬入・搬出を行うために設けられている。例えば、損傷を受けた原子炉建屋の床上に、装置搬入を行うに際して障害物が存在している場合には、ロボットやクレーンなどの撤去装置（図示せず）等を用いて、これらの障害物が撤去される。
そして、核燃料物質の放出を抑制するために、ＰＣＶ貫通部の入口周囲に遮蔽室（図示せず）を設置する（ステップＳ２）。本ステップでは、通常作業時に使用する専用機械を用いる。ただし、専用機械を利用できない場合は、別途ボルト切断・撤去等を行う特殊工具により対応する。
遮蔽室内でＰＣＶ貫通部の蓋を撤去してＰＣＶ貫通部の解放を行う（ステップＳ３）。撤去した蓋は、遮蔽室外へ搬出する。
次に、ＰＣＶ２内へ調査装置２４を挿入する（ステップＳ４）。調査装置の構成及び挿入方法は後述する。
調査装置２４がＰＣＶ２内の底部（ペデスタル内部）に到達した後、調査装置の展開機構を展開する（ステップＳ５）。展開機構を展開することにより、展開機構の先端をペデスタル内壁に固定し作業ベースを形成する。展開方法については後述する。

展開機構の展開後、ＲＰＶ９底部の損傷状況をカメラおよび形状計測器で確認する（ステップＳ６）。
そして、ＲＰＶ９内へ進入するためのルートを自動生成する（ステップＳ７）。ルート自動生成の方法は後述する。
生成された進入ルートに沿ってＲＰＶ９内へカメラなどの調査機器を挿入する（ステップ８）。
ＲＰＶ９内へ挿入した調査機器を用いてＲＰＶ内部の状況調査を実施する（ステップ９）。

次に、図３を用いて本実施例の調査装置の概要構成を説明する。

図３に示すように、本実施例の調査装置は、挿入ガイド２８と、原子炉格納容器内に挿入され、挿入ガイド２８に設けられ、ペデスタル壁面方向へ伸縮する展開機構２５と、展開機構２５上を移動する移動台車２６と、移動台車２６に設けられ、原子炉圧力容器底部開口より内部へ進入する作業ツールが装着されたマニピュレータ２７と、挿入ガイド、展開機構、移動台車、マニピュレータの駆動部の各々に設けられ、挿入ガイド、展開機構、移動台車、マニピュレータの位置および姿勢を検出する装置状態取得センサ群（位置姿勢検出装置）３０と、挿入ガイド、展開機構、移動台車、マニピュレータを遠隔操作する操作装置３１と、原子炉圧力容器底部開口（貫通部）の位置を抽出し、マニピュレータの挿入ルートを自動生成する挿入ルート自動生成処理を有する制御装置２９を備えている。

展開機構２５は挿入ガイド２８内に格納されて挿入ガイド２８によりペデスタル内部に挿入される。展開機構２５には移動台車２６は走行するレール（図示省略）が形成されている。展開機構２５付きの挿入ガイド２８により移動台車２６はＲＰＶ９下部に搬送される。移動台車２６は、マニピュレータ２７を搭載して展開機構２５上を移動し、マニピュレータ２７の水平面内における位置決めを行う。マニピュレータ２７は、先端部に搭載した調査機器をＲＰＶ９内へ挿入する。装置状態取得センサ群３０は、展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８の各駆動部に設置した移動量（位置、姿勢）を検出する各種センサ群である。制御装置２９は、ＰＣＶ２内でのマニピュレータ２７や移動台車２６の位置、動作などを制御する。操作装置３１は、展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８を操作する。装置状態取得センサ群３０からの検出信号と操作装置３１からの操作信号に基づいて制御装置２９により展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８への制御信号が生成され送信される。

図４および図５を用いて調査装置２４の詳細を説明する。図４は正面図、図５は上面図である。

挿入ガイド２８には展開機構２５が連結されており、展開機構２５には移動台車２６とマニピュレータ２７が搭載されている。挿入ガイド２８としては、例えば、内部が中空に構成され、１軸伸縮機能を有している。挿入ガイド２８は、ＰＣＶ２の貫通部１００とペデスタル２０の貫通部との間に設けられたレール２００に沿って、伸長しながらその先端部が、ＲＰＶ９内へ、そしてペデスタル２０内に挿入される。挿入ガイド２８の挿入位置（挿入ガイド２８の先端部のペデスタル２０内における位置）は、挿入ガイド２８に取り付けたリニアエンコーダ等の検出器から算出することにより検出される。なお、符号２２はコンクリート壁を示す。

展開機構２５は、挿入ガイド２８を挿入する際は、挿入ガイド２８の内部に位置している。展開機構２５としては、例えば、Ｖ字状に折り畳まれて挿入ガイド２８内に設けられ、ペデスタル２０内に挿入ガイド２８の先端部が目標位置まで伸長した際に、挿入ガイド２８の先端から突出し、Ｔ字状に展開するようなリンク機構が用いられる。また、展開機構２５は、展開後、ペデスタル２０の内壁に接触するよう自動で伸縮するように構成される。展開機構の伸縮機構としては、例えば、ボールねじ式の伸縮機構が用いられる。そして、展開機構２５の両端には、ペデスタル２０の内壁と接触するための突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂを備えている。展開機構２５は、突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂが設定圧力以上でペデスタル２０の内壁と接触するように構成されている。突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂは、ペデスタル２０の内壁との接触位置にかかわらず密着させるため、ペデスタル２０の内壁に沿うように搖動可能に形成されている。

なお、展開機構２５と挿入ガイド２８の駆動機構や位置検出センサなどは、ＰＣＶ２の外部に位置するように構成するのが好ましい。

移動台車２６は、展開機構２５に形成されたレール上を移動可能なように、展開機構２５に搭載されている。移動台車２６の位置は、移動台車の駆動部に設置した移動量を検出するセンサにより検出される。移動台車２６上にはマニピュレータ２７が搭載されている。移動台車２６とマニピュレータ２７は、後述のペデスタル壁面形状の計測やＲＰＶ底部を観察するために、挿入ガイド２８の外部に位置するようにＶ字状に折り畳まれた展開機構の先端側に搭載されている。

マニピュレータ２７の先端には、カメラ３３などが取り付けられている。マニピュレータ２７の各関節には、関節駆動用のモータと、関節の角度を検出するロータリエンコーダとが設けられている。マニピュレータ２７の姿勢は、モータで関節の角度を制御して行われる。また、ロータリエンコーダで検出する関節の角度に基づいて、マニピュレータ２７の先端のローカルな位置が検出される。ローカルな位置は、マニピュレータ２７に定義した座標系で表される。グローバル座標系を、たとえば、ＲＰＶ９の軸心を原点として定義するとき、マニピュレータ２７が搭載された移動台車２６の中心軸、すなわち、マニピュレータ２７のローカルな座標系の中心は、グローバル座標系の特定の座標位置で定義される。マニピュレータ２７のローカル座標で表される位置は、グローバル座標系の座標位置に変換されて使用される。

なお、当然ながら、折り畳んだ展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８は、ＰＣＶ２の貫通部１００とペデスタル２０の貫通部を通過可能なサイズで構成されている。

図６を用いて、調査装置２４のペデスタル内における移動手順について述べる。

まず、挿入ガイド２８の位置（ペデスタル内における挿入ガイドの先端部の位置）を取得する（ステップ１０）。挿入ガイドの挿入位置は、挿入ガイド２８に取り付けたリニアエンコーダ等の検出器から算出する。
そして、挿入ガイドの挿入位置を基準としてペデスタル２０の壁面形状をレーザ距離計等のセンサ（壁面の状況を把握する作業環境計測センサ）を用いて計測し、壁面形状データを取得する（ステップ１１）。レーザ距離計等のセンサは、移動台車２６の下部に設置されている。ペデスタル２０の壁面形状を計測することにより、展開装置を展開し、突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂによる固定が可能か確認する。固定に障害となる凹凸などがあるような場合、挿入ガイド２８の位置（Ｙ方向の位置）を決める際に、凹凸などを避けるように位置を決定する情報として用いる。壁面形状計測用のセンサとしては、レーザ距離計以外に、例えば、超音波距離計、カメラが用いられる。また、これらのセンサは、移動台車２６ではなく、挿入ガイド２８の先端部に設置しても良い。
ＲＰＶ９の底部の状況を調査するために、ペデスタル２０の中心部まで挿入ガイド２８を移動する（ステップ１２）。
その後、マニピュレータ２７の先端に取り付けたカメラ３３を用いて、ＲＰＶ底部の観察を行う（ステップ１３）。
カメラ映像からＲＰＶ底部に存在する穴（マニピュレータ挿入用の穴）の位置を検出して、ＲＰＶ内挿入ルートを決定する（ステップ１４）。ＲＰＶ内挿入ルートの決定方法については後述する。
ステップ１４において、挿入穴の位置を決定後、まず挿入ガイド２８を挿入穴位置（Ｙ方向位置）まで移動させる（ステップ１５）。なお、上述したように、ペデスタル２０の壁面に固定に障害となる凹凸などがあるような場合には、凹凸などを避けるように位置が決定され挿入ガイド２８を目標の位置（Ｙ方向の位置）まで移動させる。
展開機構２５を展開し、突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂにより展開装置をペデスタル内壁に強固に固定する（ステップ１６）。これにより、反力を伴う作業にも対応できる作業ベースが確保できる。なお、展開機構２５の展開後に、挿入ガイド２８の伸縮量を調整し、展開機構２５のペデスタル２０内壁への固定位置を変更することもできる。すなわち、操作装置３１から挿入ガイド２８を操作する操作指令が出力されたとき、操作位置姿勢算出手段で算出される挿入ガイドの挿入量から、展開機構のペデスタル壁面方向への伸縮量を算出して、挿入ガイド２８の挿入量を変化させて展開機構がペデスタル壁面に軽く接触しながら移動するようにすることもできる。
挿入穴位置（Ｘ方向位置）まで移動台車２６を移動する（ステップ１７）。これらの移動によりマニピュレータ２７は挿入穴位置の略直下に位置する。
最後に、マニピュレータ２７をＲＰＶ内へ挿入する（ステップ１８）。なお、挿入穴が小さいような場合には、マニピュレータの先端に設けた工具（図示省略）により挿入穴を拡大させる加工を行い、その後、マニピュレータ２７をＲＰＶ内へ挿入する。このような作業は、ペデスタル内壁に展開装置を強固に固定することにより可能となる。

図７を用いて、調査装置２４を制御する制御装置２９の構成を説明する。

制御装置２９は、装置状態取得センサ３０、操作装置３１、作業環境計測センサ３４からの信号を入力とし、展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８の動作指令値を演算し、出力する。

そして、制御装置２９は、装置状態取得センサ３０の出力データを処理する装置位置姿勢算出手段３５と、移動台車２６に設置した作業環境計測センサ３４の出力データを処理する作業環境認識手段３６と、操作装置３１から入力される各装置の目標位置姿勢を算出する操作量算出手段３７と、装置位置姿勢算出手段３５で算出した各装置の位置姿勢と作業環境認識手段３６で算出した壁面形状と操作量算出手段３７で算出された目標位置姿勢から各装置の動作指令値を算出する装置制御量生成手段３８を備える。

すなわち、まず、挿入ガイド２８、展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７の各駆動部に設置した移動量（位置、姿勢）を検出する装置状態取得センサ３０の出力が装置位置姿勢算出手段３５へ供給される。各装置の位置姿勢は、装置毎に設定されたローカル座標系から見た値が算出され、操作員が任意に設定したグローバル座標系の原点（例えば、ＲＰＶ９の軸心）から見た値へと座標変換される。

移動台車２６に設置した壁面形状計測用の作業環境計測センサ３４（例えば、レーザ距離計や超音波距離計、カメラ）の出力が、作業環境認識手段３６へ供給される。

操作器４２の操作装置３１から操作員により入力された挿入ガイド２８、移動台車２６、マニピュレータ２７の目標位置姿勢が、操作量算出手段３７へ入力される。

そして、装置位置姿勢算出手段３５で算出した各装置の位置姿勢、作業環境認識手段３６で算出した壁面形状、操作量算出手段３７で算出された目標位置姿勢を、装置制御量生成手段３８へ入力し、各装置（展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７、挿入ガイド２８）の動作指令値を算出する。基本的には各装置の目標位置姿勢と現在位置姿勢との差分に基づき動作指令値が算出される。作業環境認識手段３６で算出した壁面形状は、挿入ガイド２８の挿入位置（Ｙ方向の位置）を決める際に、展開機構の突っ張り機構３２Ａ、３２Ｂによる固定においてペデスタル２０の凹凸などを避けるように位置を決定する情報として用いる。

装置制御量生成手段３８で算出された動作指令値は、挿入ガイド２８、展開機構２５、移動台車２６、マニピュレータ２７の制御装置へ供給され、各装置が動作する。なお、各装置の動作中の位置姿勢や目標位置姿勢は、装置状態送信手段３９を介して、操作器４２に設置された装置状態モニタ手段４０へ供給され、操作員へ提示される。

図８および図９を用いて、図６に示したステップ１３からステップ１７の処理フロー詳細を示す。

まず、マニピュレータ２７の先端に搭載したカメラ３３のカメラ映像を取得する（ステップ１９）。

そして、ステップ２０のＲＰＶ貫通部抽出処理において、取得画像に対して画像処理を行い、貫通部（マニピュレータ挿入用の穴）を抽出する。まず、ステップ２１のノイズ除去処理において、放射線ノイズ等の画像ノイズを除去する。そして、ステップ２２の２値化処理において、各画素の輝度より、予め設定した閾値以下の部分を抽出する。

ここで、貫通部のサイズや形状、位置等を算出する処理について詳しく述べる。カメラ位置は、挿入ガイド２８の送出し量から算出でき、また、カメラ画像取得時は、ペデスタル２０の中心に位置している。そのため、カメラ３３からＲＰＶ９の底部の各点までの距離は既知（プラントの設計情報を利用）である。この情報とカメラの水平画素数から、カメラ画像の１画素当たりのサイズが計算できる。画像中心から抽出した貫通部までの水平画素数および垂直画素数を算出し、１画素当たりの距離を乗ずることで、貫通部位置とサイズを特定できる。本実施例では、貫通部のサイズや形状、位置などを求めるのにカメラ３３を用いているが、レーザ距離計や超音波センサを用いることもできる。

次に、ステップ２３の軌道生成処理において、各装置を動作させるための制御量を算出する。まず、ステップ２４において、挿入ガイド２８、移動台車２６、マニピュレータ２７の位置姿勢データを取得する。そして、ステップ２０で算出した貫通部位置とステップ２４で取得した現在位置姿勢の差分を計算し、それを目標移動量として算出する（ステップ２５）。さらに、ステップ２６の目標制御量算出処理において、ステップ２５で算出した目標移動量を予め設定したゲインを乗じて各装置を動作させる制御量（例えば、電圧指令値）へと変換する。

そして、マニピュレータ２７を貫通部に挿入して、マニピュレータ先端に設けた調査機器（カメラや線量計など）を挿入し、ＲＰＶ内の内部状況の調査を行う。

本実施例では、ＲＰＶ内の調査作業をＲＰＶ底部から行う方式とし、ＰＣＶ貫通部を利用してペデスタル内へ、展開することによりペデスタル内壁に固定されて作業ベースとなる展開機構を搬入し、展開した展開機構を作業ベースとして調査作業を行うようにしているので、ＲＰＶ内の調査作業をＲＰＶ底部から広範囲に調査することが可能であり、また、反力を伴う作業も行うことができる。したがって、原子炉圧力容器の上部を開放することができない場合においても原子炉内の内部調査を行うことが可能である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。

２５…展開機構、２６…移動台車、２７…マニピュレータ、２８…挿入ガイド、２９…制御装置、３０…装置状態取得センサ群、３１…操作装置、３２…突っ張り機構。

Claims

原子炉圧力容器内の調査作業を行う原子炉内調査方法であって、
前記調査作業を原子炉圧力容器底部から行う方式とし、
原子炉格納容器に設けられた貫通部を介して、前記原子炉圧力容器のペデスタル内へ、展開することにより前記ペデスタルの内壁に固定されて作業ベースとなる展開機構を搬入し、
展開した前記展開機構を作業ベースとして前記原子炉圧力容器内の調査を行う調査機器を前記原子炉圧力容器底部から前記原子炉圧力容器内に挿入して前記調査作業を行うことを特徴とする原子炉内調査方法。
請求項１記載の原子炉内調査方法において、
前記展開機構の前記ペデスタル内への搬入は、伸縮可能な挿入ガイドを用い、前記挿入ガイドに前記展開機構を格納して、前記原子炉格納容器外から前記ペデスタルに設置されたレールに沿って前記挿入ガイドの先端部を前記ペデスタル内に挿入することにより行うことを特徴とする原子炉内調査方法。
請求項２記載の原子炉内調査方法において、
前記展開機構上を走行する移動台車と、前記移動台車に搭載され、前記調査機器が装着されたマニピュレータと、前記移動台車または前記挿入ガイドの先端部に設けられ、前記ペデスタルの内壁の形状を計測する作業環境計測センサとを備え、
前記作業環境計測センサの測定情報に基づき前記挿入ガイドの先端部の挿入位置を決めることを特徴とする原子炉内調査方法。
請求項３記載の原子炉内調査方法において、
前記マニピュレータの先端部に備えた前記調査機器により前記原子炉圧力容器底部の貫通部の位置と形状を求めることを特徴とする原子炉内調査方法。
原子炉圧力容器内の調査作業を行う原子炉内調査装置であって、
伸縮可能に構成され、原子炉格納容器に設けられた貫通部と前記原子炉圧力容器のペデスタルの貫通部を介して前記ペデスタル内に先端部が挿入される挿入ガイドと、
前記挿入ガイドに取り付けられ、前記ペデスタル内において展開することによりペデスタル内壁に固定される展開機構と、
前記展開機構に設けられたレール上を移動する移動台車と、
前記移動台車に搭載され、調査機器が装着されたマニピュレータと、
前記挿入ガイド、前記展開機構、前記移動台車、前記マニピュレータの駆動部の各々に設けられ、それぞれの位置および姿勢を検出する装置状態取得センサと、
前記挿入ガイド、前記展開機構、前記移動台車、前記マニピュレータの操作量を入力する操作装置と、
前記装置状態取得センサと前記操作装置からの信号に基づき、前記挿入ガイド、前記展開機構、前記移動台車、前記マニピュレータへの動作指令値を算出する制御装置とを備えることを特徴とする原子炉内調査装置。
請求項５記載の原子炉内調査装置において、
前記移動台車または前記挿入ガイドの先端部に前記ペデスタルの内壁の形状を計測する作業環境計測センサを備えることを特徴とする原子炉内調査装置。
請求項６記載の原子炉内調査装置において、
前記制御装置は、前記調査機器の測定データに基づき前記原子炉圧力容器底部の貫通部の位置を抽出し、抽出した前記貫通部の位置と、前記装置状態取得センサからの信号に基づき前記マニピュレータの挿入ルートを生成することを特徴とする原子炉内調査装置。
請求項７記載の原子炉内調査装置において、
前記制御装置は、前記装置状態取得センサの出力データを処理する装置位置姿勢算出手段と、前記作業環境計測センサの出力データを処理する作業環境認識手段と、前記操作装置から入力され、前記挿入ガイド、前記展開機構、前記移動台車、前記マニピュレータの目標位置姿勢を算出する操作量算出手段と、前記装置位置姿勢算出手段で算出した装置位置姿勢と前記作業環境認識手段で算出した壁面形状と前記操作量算出手段で算出された目標位置姿勢に基づき前記挿入ガイド、前記展開機構、前記移動台車、前記マニピュレータへの動作指令値を算出する装置制御量生成手段を備えることを特徴とする原子炉内調査装置。