JP2016080579A - 原子炉構造物の遠隔除染装置及び遠隔除染方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉建屋内に配設された配管等の除染対象物を遠隔除染装置のカバー内に簡便に密封収容することにより、二次汚染を引き起こすことなく、安全かつ効率的に実施できる遠隔除染作業方法を提供する。
【解決手段】２分割できる分割カバー２と、伸縮回動可能な多関節アーム５と、前記各分割カバーの下端部と前記多関節アームの先端部との間に設けられ、前記分割カバーを開閉駆動する開閉部材と、前記カバー内に延在する除染材の噴射ノズル３及び前記噴射ノズルの周囲を覆う回収部４と、を備えた遠隔除染装置１であって、前記各分割カバー２の両側端部は、当該分割カバーの閉止時に除染対象物１０に密着する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は放射性物質で汚染された原子炉構造物の遠隔除染装置及び遠隔除染方法に関する。

原子力発電所で大災害が発生した場合、放射性物質が原子炉建屋内に放出され、配管等の原子炉構造物に付着する可能性がある。しかしながら、原子炉建屋内は高放射線環境下にあり、作業員の立入が制限されるため、遠隔で放射性物質で汚染された原子炉構造物の除染作業を行う必要がある。

このような除染作業に用いられる遠隔除染装置として、放射性汚染物が付着した構造材の表面にブラスト材を噴射することで放射性汚染物を研磨除染する手段が提案されている。

このような従来の遠隔除染装置では、配管の外周を筒状のカバー部材で覆い、カバー部材の内部でブラスト材を噴射、吸引することにより配管外面の研磨除染を行っている。また、ブラスト材が飛散しないように配管外面と接触するカバー部材の端部にシール部材が配設されている。

特開平１１−５８２４２号公報 特許第４６５６６０１号公報

ブラスト材等からなる除染材を用いた除染作業では、除染材や除去された汚染物質を飛散させると二次汚染によって環境が汚染されてしまい、除染作業の安全性及び作業効率が低下する。そのため、除染材や除去された汚染物質を密封する必要があるが、特許文献１に開示された除染手段では、原子炉建屋内に複雑に配置された多数の配管の除染作業には適用できない。また、特許文献２の除染手段は除染対象物が配管であるが、遠隔除染装置を人力で配管に装着する必要があり、遠隔で除染作業を実施することができない。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子炉建屋内に配設された配管等の除染対象物を遠隔除染装置のカバー内に簡便に密封収容することにより、二次汚染を引き起こすことなく、安全かつ効率的に遠隔除染作業を実施することができる原子炉構造物の遠隔除染装置及び遠隔除染方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置は、２分割された分割カバーからなるカバーと、伸縮回動可能な多関節アームと、前記各分割カバーの下端部と前記多関節アームの先端部との間に設けられ、前記分割カバーを開閉駆動する開閉部材と、前記カバー内に延在する除染材の噴射ノズル及び前記噴射ノズルの周囲を覆う回収部と、を備えた原子炉構造物の遠隔除染装置であって、前記各分割カバーの両側端部は、当該分割カバーの閉止時に除染対象物に密着することを特徴とする。

また、本実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置は、下部カバーと２分割された上部分割カバーとからなるカバーと、前記下部カバーの下端部に取り付けられた伸縮回動可能な多関節アームと、前記カバー内に延在する除染材の噴射ノズル及び前記噴射ノズルの周囲を覆う回収部と、を備えた原子炉構造物の遠隔除染装置であって、前記下部カバーに対し前記上部分割カバーを回動可能に支持する回動支持部材と、前記各上部分割カバーの下端部に設けられ、当該上部分割カバーの内部に延在する開閉レバーと、を有し、前記各上部分割カバーの両側端部は、当該上部分割カバーの閉止時に除染対象物に密着することを特徴とする。

また、本実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染方法は、本実施形態の遠隔除染装置を用いて除染対象物をカバー内に密封収容した状態で、当該除染対象物の長手方向及び周方向を連続的又は間欠的に除染することを特徴とする。

本実施形態によれば、二次汚染を引き起こすことなく、安全かつ効率的に遠隔除染作業を実施することができる。

第１の実施形態に係る遠隔除染装置の概観図。 （ａ）は第１の実施形態に係る楕円球状の分割カバーの概観図、（ｂ）〜（ｄ）はその操作例を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態に係る遠隔除染装置の操作例を示す図。 第１の実施形態に係る筐体状の分割カバーの概観図。 （ａ）は第２の実施形態に係る楕円球状の分割カバーの概観図、（ｂ）及び（ｃ）はその操作例を示す図。 第２の実施形態に係る筐体状の分割カバーの概観図。 （ａ）及び（ｂ）は第３の実施形態に係る遠隔除染装置の構成図。 （ａ）及び（ｂ）は第４の実施形態に係る遠隔除染装置の概観図。

以下、本発明に係る原子炉構造物の遠隔除染装置及び遠隔除染方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では原子炉建屋内に配設されている配管の外面に付着した放射性汚染物を除染する例について説明するが、これに限定されず、他の原子炉構造物や一般の配管等に適用できることはもちろんである。

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置について、図１及び図２により説明する。

（構成）
本実施形態に係る遠隔除染装置１は、除染対象の配管１０を覆う楕円球状のカバー２と、カバー２内に配置され、配管１０の外表面に砥粒等のブラスト材からなる除染材を吹き付ける噴射ノズル３と、噴射ノズル３の周囲を覆い、先端が拡開した回収部４と、伸張回動自在な多関節アーム５と、から構成される。

楕円球状のカバー２は、図２（ａ）に示すように、２つに分割された分割カバー２ａ、２ｂからなり、各分割カバー２ａ、２ｂの下端部は、開閉部材６ａ、６ｂにより多関節アーム５の端部外周に取り付けられている。この開閉部材６ａ、６ｂは、電磁ソレノイドや小型モータ等からなる駆動部材によって駆動され（図示せず）、分割カバー２ａ、２ｂを開放状態又は閉止状態に開閉駆動する。
なお、開閉部材６ａ、６ｂとして形状記憶合金、小型のマニピュレータ、等を用いてもよい。

分割カバー２ａ、２ｂの長手方向の両側端部７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは、分割カバー２ａ、２ｂの閉止時に配管１０に密着できるように弾性材から構成される。これにより、径が異なる配管１０に対しても、分割カバー２ａ、２ｂの両側端部７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは配管１０に密着することができるため、カバー２内を密封することができる。

多関節アーム５は、原子炉建屋内を走行移動する台車１７に設置されるとともに、台車１７には、除染材を貯留する除染材貯留容器１４、除染材を回収する吸引回収装置１５、及び電源１６が搭載されている。そして、除染材貯留容器１４は、可撓性のチューブ１８により噴射ノズル３に接続され、吸引回収装置１５は可撓性のチューブ１９により回収部４に接続されている。その際、可撓性のチューブ１８、１９はそれぞれ多関節アーム５内の空間を挿通して噴射ノズル３および回収部４に接続される。

(作用）
上記のように構成された遠隔除染装置１を用いて除染対象物である配管１０の外表面を除染する工程について説明する。

まず、遠隔除染装置１の分割カバー２ａ、２ｂを開放した状態で多関節アーム５を操作し、除染対象の配管１０をカバー２ａ、２ｂ内に収容する（図２（ｂ））。

次に、開閉部材６ａ、６ｂを操作し、分割カバー２ａ、２ｂを開放状態から閉止状態にする。これにより、分割カバー２ａ、２ｂの各分割端面は密着するとともに、分割カバー２ａ、２ｂの長手方向の各両側端部７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは配管１０の外周に密着し、除染対象の配管１０はカバー２内に密封収容される。

次に、除染材貯留容器１４から可撓性のチューブ１８を介して噴射ノズル３に除染材を供給し、噴射ノズル３から配管１０の外面に除染材を吹き付けて除染を行い、使用された除染材は回収部４、チューブ１９を介して吸引回収装置１５に吸引回収される（図２（ｃ）、（ｄ））。

この除染作業は配管１０の長手方向及び外周方向に亘って行われる。その際、配管１０をカバー２内に密封収容した状態で、台車１７や多関節アーム５を適宜移動、操作することで、遠隔除染装置１を配管１０の長手方向又は外周方向に適宜移動させる。

図３（ａ）、（ｂ）は、カバー２を多関節アーム５により配管１０の長手方向に移動させる例を図示している。
なお、遠隔除染装置１を移動しながら、除染作業を継続的に実施してもよいが、適宜中断し除染作業を間欠的に実施してもよい。

また、遠隔除染装置１の移動を円滑に行うために、開閉部材６ａ、６ｂを微調整し、分割カバー２ａ、２ｂの両側端部７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂと配管１０との密着性を緩和させるようにしてもよい。

（効果）
本実施形態によれば、遠隔操作で開閉する分割カバー２ａ、２ｂを備えた遠隔除染装置１を用いたことにより、原子炉建屋内に配設された配管等の原子炉構造物を、分割カバー２ａ、２ｂ内に簡便に密封収容することができるため、二次汚染を引き起こすことなく、安全かつ効率的に遠隔除染作業を実施することができる。

（変形例）
上記実施形態では、楕円球状のカバー２の例について説明したが、本変形例では、図４に示すように、筐体状の分割カバー２０ａ、２０ｂを用いている。その他の構成、作用は上記実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏するほか、カバー２を簡便に作製することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置について、図５及び図６により説明する。

上記第１の実施形態では、分割カバーの開閉を開閉部材により行っているが、本実施形態では分割カバーの内部に設けた開閉レバー１２ａ、１２ｂにより開閉を行う構成としている。

本実施形態に係る遠隔除染装置では、図５（ａ）に示すように、楕円球状のカバー２の上部は２分割され、上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１と下部カバー２ｃとから構成される。上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１は、回動連結部材１３ａ、１３ｂにより、それぞれ下部カバー２ｃに回動可能に連結され、かつ、上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１の下端縁部には上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１内に延在する開閉レバー１２ａ、１２ｂが固設されている。

上記のように構成された遠隔除染装置１において、配管１０を上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１内に収容する際は、上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１を開放した状態、すなわち、開閉レバー１２ａ、１２ｂが上方に向かって延在している状態で、配管１０を上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１内に収容する（図５（ｂ））。

そして、配管１０が開閉レバー１２ａ、１２ｂに当接すると開閉レバー１２ａ、１２ｂが下降しはじめ、それに伴い上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１が閉止方向に回動する。さらに、配管１０がカバー２内の略中心に位置すると、上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１の分割端面が接触し、閉止状態となる（図５（ｃ））。その際、上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１の両側端部も配管１０の外周に密着する。

本実施形態によれば、電源が必要な開閉部材を使用することなく、配管１０と上部分割カバー２ａ−１、２ｂ−１の相対的な運動のみで配管１０をカバー２内に密封収容することができる。

なお、図６に示すように、カバー２０が筐体状の場合でも、上部分割カバー２０ａ−１、２０ｂ−１の下端部にそれぞれ開閉レバー１２ａ、１２ｂを設けることにより、上記の実施形態と同様な開閉動作を行うことができる（図示せず）。この場合、開閉レバー１２ａ、１２ｂを上部分割カバー２０ａ−１と上部分割カバー２０ｂ−１の下端部の長手方向に複数設けてもよい。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置について、図７（ａ）、（ｂ）により説明する。

本実施形態に係る遠隔除染処置１は、カバー２内に延在する配管２２と、配管２２の先端部に回動可能に接続され、配管１０の周囲を回動する円弧状の配管２３と、当該配管２３に取り付けられた少なくとも一つの噴射ノズル３及び回収部４とから構成される。

配管２２と円弧状の配管２３との接続部には、円弧状の配管２３を回動させるために、小型モータ等からなる駆動装置が設置され、また、配管２２、２３の内部には可撓性チューブ１８、１９が挿通されている（図示せず）。

配管１０の外周面の除染作業を行う際は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、円弧状の配管２３を配管２２の先端部を中心として適宜回動させることで配管１０の外周面の除染を行う。

本実施形態によれば、１又は複数の噴射ノズル３及び回収部４が設けられた円弧状の配管２３を連続的又は間欠的に回動させることで、配管１０の外表面を効率的に除染することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る原子炉構造物の遠隔除染装置について、図８により説明する。
本実施形態では、台車１７に除染対象の配管１０の位置・形状を測定する位置形状測定装置３０を備えたことを特徴としている。

本実施形態では、除染作業を行う前に、台車１７上に設置した位置形状測定装置３０により、除染対象の配管１０の３次元的な位置、形状を測定し、多関節アーム５や台車１７を操作して、除染対象の配管を分割カバー２ａ、２ｂ内に収容させる。

また、位置形状測定装置３０の測定結果に基づいて、分割カバー２ａ、２ｂ及び噴射ノズル３の姿勢、位置を制御するとともに、遠隔除染装置１を配管１０の長手方向に移動させる場合も、当該測定結果に基づいて多関節アーム５を操作制御する。
位置形状測定装置３０はレーザスキャナや３Ｄカメラ等の３次元形状を測定することができる測定装置が用いられる。

本実施形態によれば、位置形状測定装置３０を用いることで、遠隔除染装置の位置決め、移動操作、等を確実にかつ効率的に実施することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、上記実施形態でカバーの形状が楕円球状又は筐体状の例について説明したが、これに限定されず、球状、半楕円球状等、様々な形状のカバーを用いることができる。また、除染材もブラスト材に限定されず、他の液体状、固形状の除染材を用いることができる。

この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…遠隔除染装置、２…カバー、２ａ、２ｂ…分割カバー、２ａ−１、２ｂ−１…上部分割カバー、２ｃ…下部カバー、３…噴射ノズル、４…回収部、５…多関節アーム、６ａ、６ｂ…開閉部材、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ…分割カバーの側端部、１０…配管、１２ａ、１２ｂ…開閉レバー、１３ａ、１３ｂ…回動連結部材、１４…除染材貯留容器、１５…吸引回収装置、１６…電源、１７…台車、１８、１９…可撓性チューブ、２０…カバー、２０ａ、２０ｂ…分割カバー、２０ａ−１、２０ｂ−１…上部分割カバー、２０ｃ…下部カバー、２１ａ、２１ｂ…開閉部材、２２、２３…配管、３０…位置形状測定装置。

Claims (9)

1. ２分割された分割カバーからなるカバーと、伸縮回動可能な多関節アームと、前記各分割カバーの下端部と前記多関節アームの先端部との間に設けられ、前記分割カバーを開閉駆動する開閉部材と、前記カバー内に延在する除染材の噴射ノズル及び前記噴射ノズルの周囲を覆う回収部と、を備えた原子炉構造物の遠隔除染装置であって、
   前記各分割カバーの両側端部は、当該分割カバーの閉止時に除染対象物に密着することを特徴とする原子炉構造物の遠隔除染装置。
2. 前記開閉部材は、形状記憶合金又は小型のマニピュレータからなることを特徴とする請求項１記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
3. 下部カバーと２分割された上部分割カバーとからなるカバーと、前記下部カバーの下端部に取り付けられた伸縮回動可能な多関節アームと、前記カバー内に延在する除染材の噴射ノズル及び前記噴射ノズルの周囲を覆う回収部と、を備えた原子炉構造物の遠隔除染装置であって、
   前記下部カバーに対し前記上部分割カバーを回動可能に支持する回動支持部材と、前記各上部分割カバーの下端部に設けられ、当該上部分割カバーの内部に延在する開閉レバーと、を有し、
   前記各上部分割カバーの両側端部は、当該上部分割カバーの閉止時に除染対象物に密着することを特徴とする原子炉構造物の遠隔除染装置。
4. 前記カバーの内部に配置された円弧状の第１の配管と、前記円弧状の配管の内周面に設けられ少なくとも一つの前記噴射ノズル及び回収部と、前記円弧状の第１の配管を回動可能に接続する第２の配管と、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
5. 前記分割カバー及び／又は前記上部分割カバーの両側端部は弾性材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
6. 前記多関節アームを台車上に設置するとともに、前記台車上に前記噴射ノズルに供給する除染材が貯留される除染材貯留容器と、前記回収部から除染材を吸引回収する吸引回収装置を設置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
7. 前記台車上に除染対象物の位置及び形状を測定する位置形状測定装置を設置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
8. 前記カバーは楕円球状、筐体状又は球状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の原子炉構造物の遠隔除染装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の遠隔除染装置を用い、除染対象物をカバー内に密封収容した状態で、当該除染対象物の長手方向及び周方向を連続的又は間欠的に除染することを特徴とする原子炉構造物の遠隔除染方法。

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