JP2016212100A - 原子力圧力容器のシート面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器部のシート面の状態を効率的に検査可能な原子力圧力容器のシート面検査装置を提供する。
【解決手段】シート面検査装置は、原子力圧力容器のシート面の延在方向に沿って移動しながら計測部によりシート面の状態を検査する。該検査装置の移動は、ガイド機構によってガイドされながら移動する。ガイド機構はガイドより内周側に位置するため、検査装置が移動した際に干渉することがない。
【選択図】図６

Description

本開示は、容器部及び蓋部を備える原子力圧力容器のシート面の状態を検査する原子力圧力容器のシート面検査装置に関する。

容器部及び蓋部が締着されて構成される原子力圧力容器では、容器部及び蓋部のうち互いに締着された際に接触するシート面を平滑に仕上げると共に、該シート面にＯリングを挿み込んで締め付けることにより密閉度が保持可能に構成されている。このため、かかるシート面にピッティングや傷による微細な凹凸があると気密性が低下することから、該シート面の状態を精度よく検査することが求められている。

この種の原子力圧力容器のシート面検査では、従来、ＴＶカメラ等を用いた目視点検が行われていたが、上記のようなピッティングや傷による微細な凹凸の判別の際にシート面の色ムラ等の影響を受けやすいという問題があった。このような問題に対し、特許文献１では容器部のシート面上の凹凸を、略円筒形状を有する容器部の縁に沿って移動しながら定量的に評価可能な検査装置２０’が開示されている。図１３は特許文献１に係る検査装置２０’の全体構成を示す模式図であり、図１４は図１３のＨ−Ｈ線断面図である。

検査装置２０’は、容器部２から蓋部３が分離された状態にある原子力圧力容器において、蓋部３の縁に係合されながらシート面１０の延在方向に沿って移動可能に構成された移動台車２１’を備える。移動台車２１’は容器部２のシート面１０に向かって下方に延在するアームを備えており、その先端にシート面を観察するためのカメラ３２’が搭載されている。検査装置２０’は、移動台車２１’を周方向に移動させながらカメラ３２’による動画撮影を行い、シート面１０全体に亘って検査を行う。

尚、検査装置２０’の検査方法としては上述のカメラ３２’よる動画撮影に代えて、距離センサによる距離測定を採用してもよいし、カメラ３２’による動画撮影と共に距離センサによる距離測定を採用してもよい。

特許第４５８５０８０号

原子力圧力容器を構成する容器部２には、シート面１０の延在方向に沿って縁近傍に配列された複数の固定孔１４が設けられており、蓋部３にはボルト用貫通孔（以下、適宜「貫通孔」と称する）６が設けられている。貫通孔６には上方から締着用のボルトが挿入され、該ボルトの先端が固定孔１４に固定されることにより、容器部２及び蓋部３間が互いに固定されるように構成されている。検査時には、図１３に示されるように容器部２から蓋部３が分離されることによってシート面１０が露出させられる。このとき蓋部３はクレーン等によって吊り上げ支持されるが、当該吊り上げ支持された蓋部３の姿勢が不安定にならないように、複数の貫通孔６及び固定孔１４のうちいくつかにガイド１３が挿入される。

上記特許文献１では、蓋部３の縁に設置された移動台車２１’から下方に向かって延びるアームの先端に設けられたカメラ３２’によって、ガイド１３より内周側に位置するシート面１０を観察するように構成されている。そのため、移動台車２１’をシート面１０の延在方向に沿って移動させると、ガイド１３の位置において構造上干渉が生じてしまう。そのため、ガイド１３近傍では、アームを旋回、又は、該アームを原子力圧力容器の外側に向かって移動させることでガイド１３を回避する作業が必要となる。この種の検査では、検査位置制御にミリ単位の精度が要求されるため、このようなガイドの回避作業には位置校正を含むセットアップ作業が必要となり、作業時間が長期化してしまうという問題があった。

本発明の少なくとも１実施形態は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、容器部のシート面の状態を効率的に検査可能な原子力圧力容器のシート面検査装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る原子力圧力容器のシート面検査装置は上記課題を解決するために、容器部のシート面に蓋部が締着されて構成される原子力圧力容器において、前記蓋部の姿勢が外周側に設けられたガイドを介して前記容器部に対して規制されている際に、前記シート面の状態を検査する原子力圧力容器のシート面検査装置であって、前記シート面の延在方向に沿って移動可能に構成された本体部と、前記シート面に対向するように前記本体部に設けられた計測部と、前記本体部の内周側及び外周側の少なくとも一方において、前記シート面に垂直に設けられた少なくとも１の垂直面に前記本体部をガイドするように構成されたガイド機構と、を備え、前記ガイド機構は前記ガイドより内周側に位置する。

上記（１）の構成によれば、本体部をシート面上で、該シート面の延在方向に沿って移動させながら、計測部によりシート面の状態を計測することで、効率的にシート面の状態を検査できる。このような検査装置の移動はガイド機構によってガイドされることによって、シート面に沿って安定した姿勢で行われる。またガイド機構はガイドより内周側（すなわち、原子力圧力容器の内側）に位置するため、検査装置がシート面上を移動する際にガイドと物理的に干渉することがない。そのため、従来のようなアームの旋回、又は該アームを径方向外側に移動させる回避作業が不要となるため、位置を校正する作業も不要となり、検査期間を効果的に短縮できる。更に、検査装置のサイズ及び重量を抑制することができるので、設備やスペースの限られているプラント設備内においても効率的な運用が可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記少なくとも１の垂直面は、前記本体部の内周側に設けられた第１の垂直面と、前記本体部の外周側に設けられた第２の垂直面とを含み、前記ガイド機構は、前記第１の垂直面及び第２の垂直面の一方に前記本体部を付勢する付勢手段と、他方に前記本体部を当接させる当接手段とを含む。

上記（２）の構成によれば、第１の垂直面及び第２の垂直面の一方に本体部が付勢されると共に他方においてその反力を支持することにより、径方向における本体部の姿勢を安定できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記少なくとも１の垂直面は、炉内構造物、前記容器部、及び、前記蓋部のいずれかに設けられている。

上記（３）の構成によれば、ガイド機構によって本体部をガイドする垂直面として、炉内構造物、容器部、及び、蓋部を利用することで、既存の構成を有する原子力圧力容器に対して設計変更を伴うことなく本検査装置を適用できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記第１の垂直面は、前記原子力圧力容器において炉心を支持する炉心支持部材に設けられ、前記第２の垂直面は、前記容器部に設けられた段差である。

上記（４）の構成によれば、第１の垂直面及び第２の垂直面として、それぞれ炉心支持部材及び段差を採用することによって、既存構成を有する原子力圧力容器に対して本検査装置を容易に適用できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか１構成において、前記計測部は、前記容器部の径方向に沿った前記シート面の表面データを取得することにより形状を計測する形状計測部と、前記シート面を撮像する撮像部との少なくとも一方を備える。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、前記形状計測部はラインセンサである。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、前記撮像部は静止画を撮像する静止画カメラである。

上記（６）及び（７）の構成によれば、シート面の計測手段としてラインセンサ及び静止画カメラを採用することで、計測データの容量を抑えつつ、精度のよい検査を実施できる。

尚、静止画カメラに代えて、従来のように動画カメラを使用してもよく、これに加えてタイトルジェネレータを用いてもよいが、タイトルジェネレータを省くことでコスト削減を行ってもよい。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）のいずれか１構成において、前記本体部の前記シート面上における周方向位置を検知する位置検知部を更に備える。

上記（８）の構成によれば、計測部における計測結果をシート面における周方向位置と関連付けて保存することで、計測結果を効率的に管理できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、前記蓋部の外周側に周方向に沿って等間隔に配列された締結用ボルトがそれぞれ挿入可能に構成された複数の貫通孔と、前記容器部の外周側に周方向に沿って前記複数の貫通孔に対応するように配列され、前記複数の貫通孔に挿入された前記締結用ボルトの先端を固定可能に構成された複数の固定孔と、を更に備え、前記ガイドは、前記複数の貫通孔及び前記複数の固定孔のいくつかを貫通するように設けられており、前記位置検知部は、前記複数の貫通孔の各々の位置、及び、前記複数の貫通孔の位置に基づいて想定される前記貫通孔に挿入されたガイドの位置の少なくとも一方を基準とする移動距離として前記本体部の位置を検知する。

上記（９）の構成によれば、シート面上における周方向位置をこのような基準に基づく移動距離として検知することで、作業員にとって感覚的な把握が容易な形態で計測データを管理することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）の構成において、前記位置検知部は、前記本体部の走行輪とは独立に設けられたレゾルバの回転数に対応して生ずるパルスをカウントすることにより前記本体部の位置を検知する。

上記（１０）の構成によれば、本体部の位置検知を走行輪と独立に設けられたレゾルバに基づいて行うことにより、滑り誤差が少なく、精度の高い位置検知が可能となる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）のいずれか１構成において、前記原子力圧力容器は、前記シート面の内周側及び外周側に周方向に沿って同軸配置された弾性部材を有し、前記計測部は、前記シート面のうち前記弾性部材が当接する位置に対応するように配置されている。

上記（１１）の構成によれば、シート面のうちＯリングのような弾性部材が当接する位置はピッティングや傷による微細な凹凸があると気密性が低下する要因となるため、該シート面の状態を高精度で検査する必要がある。そこで、当該位置に対応するように計測部を配置することにより、精度のよい検査を実施できる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）のいずれか１構成において、前記本体部が前記シート面上に配置された際に、前記蓋部のシート面に前記本体部を付勢する上部付勢部を更に備える。

上記（１２）の構成によれば、上部付勢部によって本体部をシート面に付勢することにより、本体部のシート面に垂直な上下方向における姿勢を更に安定化できる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）のいずれか１構成において、前記シート面上における前記本体部の移動を制御する制御システムと、前記計測部における計測結果を前記位置検知部で検知された周方向位置と関連付けて解析する解析手段と、を備える。

上記（１３）の構成によれば、制御システムにより本体部の移動制御を行うことで、シート面上における本体部の周方向位置を管理しながら、計測部における計測結果を周方向位置と関連付けて解析する。これにより、本体部の移動制御から計測結果の解析に至るまでの一連の動作で検査、解析することで、効率的な処理が可能となる。特にシート面を精密に検査する場合には大容量の計測結果を取り扱う必要が生じるが、このような効率的な処理が可能となることで、少ない作業負担で対応できる。尚、更に効率的に処理を行う為、一連の動作を自動化してもよい。

本発明の少なくとも１実施形態によれば、容器部のシート面の状態を効率的に検査可能な原子力圧力容器のシート面検査装置を提供できる。

原子力圧力容器の側方断面図である。 図１のＩ−Ｉ線断面図である。 図１の原子力圧力容器の容器部及び蓋部をメンテナンスのために分離した様子を示す側方断面図である。 図４は本実施形態の少なくとも１実施形態に係る検査装置（本体部）を上方から示す模式図である。 図４の検査装置（本体部）を下方から示す模式図である。 図４の検査装置のシート面への設置例を示す模式図である。 図６のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 特許文献１に係る検査装置（本体部）の移動状態を示す模式図である。 本実施形態の少なくとも１実施形態に係る検査装置（本体部）の移動状態を示す模式図である。 本発明の１実施形態に係る検査装置の制御及び計測結果を解析する解析システムの構成を示すブロック図である。 図９の解析システムが実施する制御手順を工程毎に示すフローチャートである。 図１０のステップＳ７におけるデータ変換の一例を模式的に示すフロー図である。 貫通孔センサの検知信号とパルス信号との対応関係の一例を示す模式図である。 従来の検査装置の全体構成を示す模式図である。 図１３のＨ−Ｈ線断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は原子力圧力容器の側方断面図であり、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図であり、図３は図１の原子力圧力容器の容器部及び蓋部をメンテナンスのために分離した様子を示す側方断面図である。
尚、図２では図示をわかりやすくするために、図１及び図３で示された上部炉心支持板９を省略して記載している。

原子力圧力容器１は、略円筒形状を有する容器部２を備え、該容器部２の上部は、上方から見て略円形状を有する蓋部３によって覆われるように構成されている。容器部２及び蓋部３は同軸上に配置されており、それぞれの縁部に設けられたフランジ４及び５を介して互いに固定されている。蓋部３のフランジ５には、該蓋部３の周方向に沿って複数の貫通孔６が配列されており、容器部２のフランジ４には該容器部２の周方向に沿って複数の貫通孔６の位置に対応するように複数の固定孔１４が配列されている。複数の貫通孔６には締着用のボルト７が挿入され、その先端がそれぞれ複数の固定孔１４に固定されることで、容器部２及び蓋部３間が締着され、原子力圧力容器１が構成されている。

原子力圧力容器１には、低濃縮ウランを含む複数の燃料ペレットが被覆管内に積層された複数の燃料棒からなる燃料集合体を有する炉心８が収納されている。炉心８は原子力圧力容器１の内壁に対して炉心支持部材を介して支持されている。図１では、炉心支持部材として上部炉心支持板９が例示されているが、他の構成を炉心支持部材として含んでいてもよいことは言うまでもない。

フランジ４及び５は、貫通孔６及び固定孔１４より内側に設けられたシート面１０Ａ及び１０Ｂを有し、シート面１０Ａ及び１０ＢはＯリング１２Ａ及び１２Ｂを介して互いに密に接触することにより、原子力圧力容器１の内側を外部に対して封止する。Ｏリング１２Ａ及び１２Ｂは、蓋部３のシート面１０Ｂ上に、該シート面１０Ｂの延在方向に沿って内側及び外側に設けられたリング状の溝部１１Ａ及び１１Ｂ内に配置されている（図７を参照）。これにより、溝部１１Ａ及び１１Ｂにそれぞれ配置されたＯリング１２Ａ及び１２Ｂは、フランジ４及び５がボルト７により締着された際に、シート面１０Ａ及び１０Ｂ間の隙間を良好に封止し、原子力圧力容器１の内側を外部から確実に隔離可能に構成されている。

ここで、シート面１０は原子力圧力容器１の気密性を確保するために平滑に仕上げられている。かかるシート面１０にピッティングや傷による微細な凹凸があると原子力圧力容器１の気密性が低下する要因となるため、該シート面１０の状態を高精度で検査することが要求される。シート面１０の検査は、図３に示されるように、締結用のボルト７を取り外すことで容器部２から蓋部３を分離し、シート面１０が外部に露出された状態で実施される。このとき蓋部３はクレーン等によって吊り上げ支持されており、当該吊り上げ支持された蓋部３の姿勢が不安定にならないように、複数の貫通孔６のうちいくつか（例えば３箇所）にガイド１３が挿入されている。

続いて図４乃至図８Ｂを参照して、本実施形態の少なくとも１実施形態に係る検査装置２０（本体部２１）の構成について説明する。
図４は本実施形態の少なくとも１実施形態に係る検査装置２０（本体部２１）を上方から示す模式図であり、図５は図４の検査装置２０（本体部２１）を下方から示す模式図であり、図６は図４の検査装置２０（本体部２１）のシート面１０Ａへの設置例を示す模式図であり、図７は図６のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図８Ａは特許文献１に係る検査装置２０’（本体部２１´［計測部３２´］）の移動状態を示す模式図であり、図８Ｂは本実施形態の少なくとも１実施形態に係る検査装置２０（本体部２１）の移動状態を示す模式図である。
尚、図４及び図６では図示をわかりやすくするために、図７に示される付勢機構２９の周辺構造を一部省略して記載している。

検査装置２０（本体部２１）は、略円筒形状を有する容器部２の上側縁部上に設けられた略リング状のシート面１０Ａ上に搭載され、当該シート面１０Ａの延在方向に沿って移動しながら、シート面１０Ａの状態を検査する。検査装置２０の本体部２１は略直方体形状を有している。本実施形態では、その一態様として、鉛直方向上方から見て、略リング状のシート面１０Ａの部分形状に対応するように略扇型形状に形成されている。
検査装置２０（本体部２１）は、シート面１０上を移動する際の駆動部として機能する駆動輪２２が設けられている。ここでシート面１０Ａが設けられているフランジ４は、蓋部３と対向する側において、固定孔１４が設けられた領域とシート面１０Ａとの間に段差１７が設けられている。駆動輪２２は、上下方向に沿った回転軸を有すると共に駆動輪２２の少なくとも一部が本体部２１より径方向外側に出ることで、このようにシート面１０Ａより径方向外側に設けられた段差１７に接するように構成されている。また本体部２１の内部には、駆動輪２２を駆動するための電動モータのような動力源（不図示）が収納されている。

尚、検査装置の移動は異なる方式で実施されてもよく、本実施形態では一例に過ぎない。例えば検査装置２０（本体部２１）は作業員によって人力で牽引することにより移動されてもよいし、或いは、段差１７及び検査装置２０（本体部２１）にそれぞれラックギア及びピニオンギアを設けると共に、これらラックギア及びピニオンギアのいずれか一方を駆動モータで駆動することで移動を実現してもよい。また容器部２、蓋部３、及びこれらの周辺構造（例えば炉内構造物）が有する各種凹凸を順次把持、開放を繰り返しながら走行を行う、いわゆる尺取り虫方式で移動を実現してもよい。

このように駆動輪２２が駆動されると、段差１７に動力が伝達されることにより、検査装置２０（本体部２１）はシート面１０Ａの延在方向に沿って移動する。ここで、本体部２１のうち駆動輪２２と同じ側には、駆動輪２２と共に段差１７に接するように設けられた従動輪２３が備えられている。駆動輪２２及び従動輪２３は検査装置２０（本体部２１）の側方においてシート面１０Ａの延在方向に沿った異なる位置に配置されることで、段差１７に対して均一に当接するように構成されている。

尚、本体部２１における駆動輪２２及び従動輪２３の配置は、例えば、これら２つのローラの位置を正確に設計・設置することで、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に設置された際に、後述する計測部３２がシート面１０ＡのうちＯリング１２Ａ及び１２Ｂの当り面に対応する位置になるように配置されることで、計測部３２によってＯリング１２Ａ及び１２Ｂの当り面が確実にカバーされるように設定されるとよい。これにより、検査装置２０（本体部２１）をシート面１０Ａ上に設置した際に、計測部３２がＯリング１２Ａ及び１２Ｂの当り面に対応する位置に配置されるため、設置作業を容易にすることができる。

また検査装置２０（本体部２１）は、シート面１０Ａ上に設置された際にシート面１０Ａに対向する側、すなわち、検査装置２０（本体部２１）の底側に複数の走行輪２４が設けられている。走行輪２４は上述の従動輪２３と同様に駆動力が伝達されない従動輪であり、検査装置２０の進行方向に対応するように、シート面１０Ａの延在方向に沿って複数設けられている。

シート面１０Ａ上における検査装置２０（本体部２１）の移動経路は、ガイド機構２５によってガイドされる。ガイド機構２５は、検査装置２０（本体部２１）の内周側及び外周側の少なくとも一方において、シート面１０Ａに垂直に設けられた少なくとも１の垂直面に検査装置２０（本体部２１）をガイドするように構成されている。

ガイド機構２５は、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に設置された際に、検査装置２０（本体部２１）より容器部２の内側にある上部炉心支持板９に当接するガイド板２６と、検査装置２０（本体部２１）をガイド板２６を介して上部炉心支持板９に対して付勢する付勢機構２７とを備える。図５では付勢機構２７の一例として、伸縮可能なシリンダ機構が例示されている。ここで上部炉心支持板９は、図７に示されるように、容器部２との間に隙間３０を介して配置されており、ガイド板２６は検査装置２０（本体部２１）がシート面１０上に設置された際に当該隙間３０に挿入可能に構成されている。付勢機構２７は、上部炉心支持板９に当接するガイド板２６に対して付勢力を印加する。

検査装置２０（本体部２１）は少なくとも１つの付勢機構２７を有するとよい。本実施形態では、検査装置２０（本体部２１）のシート面１０に沿った長手方向において、一端側（例えば進行方向の前側）及び他端側（例えば進行方向の後側）にそれぞれ付勢機構２７が設けられることにより、合計２つの付勢機構２７を有する場合が例示されている。このように検査装置２０（本体部２１）が複数の付勢機構２７を有する場合、各付勢機構２７は上部炉心支持板９に対してガイド板２６が略均一に付勢されるように構成されているとよい。
尚、付勢機構２７として、上述のシリンダ機構に代えてバネ機構を用いてもよい。

尚、炉内の構造によっては、隙間３０に別部材である板部材を挿入し、当該板部材にガイド板２６を当接するように付勢機構２７を構成してもよい。この場合、別部材である板部材が容器内に落下することを防止するために、落下防止用突起物（ピン等）を設けてもよい。

上述したように、駆動輪２２及び従動輪２３は、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に設置された際に段差１７に当接することにより、ガイド機構２５の一部としても機能する。つまり、ガイド板２６を付勢機構２７によって、検査装置２０（本体部２１）の内周側の上部炉心支持板９に付勢することで検査装置２０（本体部２１）が受ける反力を、検査装置２０（本体部２１）の外周側の駆動輪２２及び従動輪２３によって支持する。このようにガイド機構２５は、シート面１０Ａ上に搭載された検査装置２０（本体部２１）を径方向両側から支持することで姿勢を安定に維持しつつ、シート面１０Ａの延在方向に沿った正確な移動が可能に構成されている。

尚、本実施形態では、駆動輪２２及び従動輪２３が付勢力の反力によって段差１７に押し付けられる場合を例示したが、これに代えて、駆動輪２２及び従動輪２３に磁性体を含ませることで、磁力による吸着を利用してもよい。

このようなガイド機構２５は、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に搭載された際に、容器部２においてガイド１３に比べて内側に位置するように構成されている。図８Ａに示されるように従来の検査装置２０’ （本体部２１´［計測部３２´］）では、シート面１０Ａから径方向外側に向けて構造が延びているため、検査装置２０’ （本体部２１´［計測部３２´］）がシート面１０Ａ上を移動する際に、ガイド１３との物理的干渉を避けるために、検査装置の回避作業を伴っていた。この種の検査ではミリ単位の高精度な位置制御が求められるため、このような回避作業はセットアップに多大な時間を要し、検査期間の長期化を招く要因となっていた。一方、本実施形態に係る検査装置２０（本体部２１）では、ガイド機構２５は容器部２においてガイド１３に比べて内側に収められているので、ガイド１３と物理的に干渉することがなく、従来のような回避作業も不要である。そのため、従来に比べて検査期間を大幅に短縮することが可能である。

尚、本実施形態のガイド機構２５では、検査装置２０（本体部２１）をガイドする垂直面として、上部炉心支持板９、及び、段差１７を採用した例を示したが、これに加えて或いは代えて、容器部２、蓋部３及びその他の炉内構造物のいずれかに設けられた垂直面を広く利用可能にしてもよい。例えばガイド機構２５を樹脂のような柔らかい素材で形成した場合には、蓋部３に設けられた溝部１１Ａ及び１１ＢからＯリング１２Ａ及び１２Ｂを取り外すことで、溝部１１Ａ及び１１Ｂの一部を垂直面として利用してもよい。

また本実施形態では、図７に示されるように、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に搭載された際に、容器部２の上方に位置する蓋部３のシート面１０Ｂに当接可能なガイド輪２８と、該ガイド輪２８と検査装置２０（本体部２１）との間に設けられた付勢機構２９とを備える。これにより、シート面１０Ａ上に搭載された検査装置２０（本体部２１）は、シート面１０Ｂからシート面１０Ａに押し付けられるように付勢力の反力を受けることで、鉛直方向に沿った姿勢も安定化することができる。

また検査装置２０（本体部２１）は、該検査装置２０（本体部２１）のシート面１０Ａ上における位置を検知するための位置検知部（位置検出機構３５）としてレゾルバ３１を備えている。後述の位置検知部（位置情報処理部４２）は該レゾルバ３１の回転数に応じてパルス信号が発生されるように構成されている。レゾルバ３１は駆動輪２２及び従動輪２３と同様に、検査装置２０（本体部２１）の径方向外側に付勢機構（不図示）によって段差１７に当接されており、この付勢力は、上述の駆動輪２２及び従動輪２３とは独立して構成されており、レゾルバ３１の滑りが発生しにくいように所定値に調整されている。そのため、位置検知部（位置情報処理部４２）は、検査装置２０（本体部２１）の移動に伴ってレゾルバ３１が回転した際に、当該レゾルバ３１の回転に応じて位置検知用のパルス信号を精度よく発生することができる。
尚、本実施形態のレゾルバ３１の回転に対応して発生されるパルス信号は、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上を４μｍ移動する毎に１パルス放出される仕様となっている。

また本実施形態では、レゾルバ３１は段差１７に当接するように構成された場合を例示しているが、容器部２、蓋部３及びその他炉心構造物のいずれかに接触することにより、シート面１０Ａ上を移動する検査装置２０（本体部２１）の位置を検知可能に構成されていればよい。
尚、位置検知部（位置検出機構３５）としては上述のレゾルバ３１に代えてエンコーダを使用してもよいが、エンコーダは半導体が用いられているため、放射線被曝を考慮した設計が必要となる。

検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に配置された際に、シート面１０Ａに対向する側（すなわち底側）に、シート面１０Ａの状態を計測するための計測部３２を備える。計測部３２は、シート面１０Ａの径方向に沿った表面データを取得可能な非接触レーザ変位計を含むラインセンサと、シート面１０Ａの静止画像を撮影する静止画カメラとを備えて構成されており、これらはユニット化されていてもよい。

計測部３２はシート面１０Ａに対向する側において、容器部２の径方向に沿って少なくとも１つ設けられている。本実施形態では特に、２つの計測部３２Ａ及び３２Ｂが設けられており、これらは、シート面１０Ａのうち容器部２及び蓋部３が締結されたときにＯリング１２Ａ及び１２Ｂが当接する領域に対応するように配置されている。シート面１０Ａは、Ｏリング１２Ａ及び１２Ｂが当接する領域であることから、ピッティングや傷による微細な凹凸があると原子力圧力容器１の気密性が低下する要因となるため、当該領域を高精度で検査する必要がある。そこで、計測部３２をこのように配置することで精度よく検査できる。また検査装置２０（本体部２１）をシート面１０Ａ上に配置した際に、計測部３２Ａ及び３２Ｂが当該領域をカバーできるため、設置に要する作業負担も少なくて済む。

ところで、従来、この種の検査装置では、計測部として非接触ＣＣＤレーザ変位センサとガルバノミラースキャン方式とを組み合わせたものが用いられていた。非接触ＣＣＤレーザ変位センサでは、計測対象面に照射されたレーザ光の拡散乱反射光を受光レンズにて集光し、受光素子上に像（スポット）を結び、その受光素子上での像の変位を対象面の深さ方向の移動として計測する。そして、ガルバノミラースキャン方式ではポイントセンサが使用されるため、レーザのスポット光をガルバノミラーを振ることにより、ライン状の計測を可能にしていた。これに対し、本実施形態の計測部３２はガルバノミラーのような摺動を伴わないため、高速化に容易に対応可能であり、検査期間を有効に短縮することができる。

尚、計測部３２の構成要素としては、上述のラインセンサ及び静止画カメラに加えて、或いは代えて、３Ｄカメラ、ステレオカメラ、顕微鏡、白色干渉計、三次元光学プロファイラ、マグネスケール触針、渦電流探傷計測器、ＰＴスプレー、超音波距離計測器、レプリカ塗布機構、ラインセンサ型カメラのような各種計測装置・手法を採用可能である。これら装置・手法を用いる場合には、それぞれに応じた作業工程を自動化するための構成が検査装置２０（本体部２１）に適宜搭載されていてもよい。

また検査装置２０（本体部２１）は、位置検知部（位置検出機構３５）として更に、該検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に搭載された際に、容器部２の上方に位置する蓋部３が有する貫通孔６を検知するための貫通孔センサ３３を備える。貫通孔センサ３３は、検査装置２０（本体部２１）から径方向外側に向かって延在するアーム３４の先端に設けられている。貫通孔センサ３３は例えば非接触レーザセンサであり、貫通孔６に対してレーザ光を照射してその反射波を受波することにより、貫通孔６の有無を検知可能に構成されている。

尚、このような貫通孔センサ３３に代えて、或いは、加えて、例えば、検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａ上に搭載された際に、容器部２が有する固定孔１４を検知するための固定孔センサを備えることにより、検査装置２０（本体部２１）は、固定孔１４に対してレーザ光を照射してその反射波を受波することにより、固定孔１４の有無を検知可能に構成されていてもよい。以下の貫通孔センサ３３に関する記載は、特段の記載が無い限りにおいて、固定孔センサを設ける態様についても同等に適用可能である。

アーム３４は延在方向に沿って伸縮することで、ガイド１３との干渉を回避可能に構成されている。また貫通孔センサ３３は貫通孔６に対して斜めにレーザ光を照射してもよいが、精度を向上させるためには貫通孔６に対して垂直方向から照射することが好ましい。
尚、貫通孔センサ３３としては他の非接触式センサや、接触式センサを用いてもよい。

以上説明したように、検査装置２０（本体部２１）はシート面１０Ａ上に搭載された状態で自走により移動可能に構成されており、特許文献１のような従来装置に比べてサイズ、重量共にコンパクトに形成されている。原子力発電プラントでは設備内に重量物を搬送するためのクレーンが設置されているが、このようなクレーンは数が限られているため、クレーンの使用を多用する大型の検査装置は検査に長時間を要していた。しかしながら、本実施形態の検査装置２０（本体部２１）はコンパクトであるため、取り扱いが容易であり、設置作業も負担が少ない。特に、シート面１０Ａ上を移動する際にガイド１３と物理的に干渉することがないため、再セットアップの必要もなく、検査期間を効果的に短縮できる。

また、特許文献１のような従来装置では、蓋部３から吊り下げ構成を有していたため、メンテンナンス時に蓋部３を容器部２から大きく分離して開放する必要があり、容器部２内部からの放射線量が高くなる傾向にあった。一方、本実施形態の検査装置２０（本体部２１）では、シート面１０Ａ上に搭載される装置サイズが小型であるため、該シート面１０Ａ上における装置の高さが低くなり、蓋部３の開放量を少なく抑えることができる。その結果、検査中における容器部２内部からの放射線量も低減し、作業員の作業環境を向上でき、メンテナンス時の作業負担を大幅に軽減することができる。

続いて、上記検査装置２０（本体部２１）による計測結果を解析する解析システム１００について説明する。図９は本発明の１実施形態に係る検査装置２０（本体部２１）の制御及び計測結果を解析する解析システム１００の構成を示すブロック図であり、図１０は図９の解析システム１００のうち制御システム４０が実施する制御手順を工程毎に示すフローチャートであり、図１１は図１０のステップＳ７におけるデータ変換の一例を模式的に示すフロー図であり、図１２は貫通孔センサ３３の検知信号とパルス信号との対応関係の一例を示す模式図である。

解析システム１００は、例えばマイクロプロセッサを利用したコンピュータのような演算処理装置から構成されており、不図示のメモリやハードディスク等の記憶装置に記憶されたプログラムをインストールすることで、以下の検査制御を実施可能に構成されている。図９に示されるように、解析システム１００は検査装置２０（本体部２１）を制御する制御システム４０と、検査装置２０（本体部２１）による検査結果を解析する解析ＰＣ（解析手段）５０とを備える。そして制御システム４０は、検査装置２０（本体部２１）の移動を制御する移動制御部４１と、レゾルバ３１の回転に応じてパルス信号を発生させる位置情報処理部４２と、計測部３２に対して計測指令を送る計測指令部４３と、貫通孔センサ３３からの検知信号及び計測部３２からの計測データを受信するデータ受信部４４と、前記受信された計測データを適切な形式に変換するデータ変換部４５と、上記各構成要素で取り扱われるデータ類を保存可能に構成された記憶装置４６とを備える。

尚、図９に示されるブロック図は、解析システム１００の１構成例を代表的な機能毎に示したものであり、各構成要素が共通の機能ブロックに統合されていてもよいし、更に細かな機能ブロックに細分化されていてもよい。また解析システム１００は、複数のハードウェアから構成されていてもよく、例えば検査装置２０（本体部２１）の移動制御を担当する制御盤、測定結果を中継するための中継装置、詳細な解析を実施するためのモバイル処理装置（ノートＰＣ等）、及び、ハブのようなハードウェアが有線又は無線の通信ネットワークを介して接続されて構築されてもよい。

尚、検査装置２０は、本体部２１と解析システム１００とが一体に構成されてもよいし、図１３のように別体としてもよい。また、位置検知部は、検査装置の構成状態により位置検出機構３５と位置情報処理部４２とが一体または別体に構成されてよい。

続いて上記構成を有する解析システム１００が備える制御システム４０によって実施される制御内容について具体的に説明する。
図１０に示されるように、まずシート面１０Ａ上に搭載された検査装置２０（本体部２１）は、移動制御部４１からの指令に基づいてシート面１０Ａ上を該シート面１０Ａの延在方向に沿って移動する（ステップＳ１）。移動制御部４１は駆動輪２２の動力源である電動モータを制御することにより、前進、後進及び停止を選択的に行うと共に、移動速度を調整可能に構成されている。

位置情報処理部４２はレゾルバ３１の回転数に対応してパルス信号を発生させると共に、データ受信部４４は貫通孔センサ３３から貫通孔６の有無に関するデータを取得する（ステップＳ２）。例えば検査装置２０（本体部２１）がシート面１０Ａの延在方向に沿って４μｍ移動する毎にパルス信号が１つ発生される。貫通孔センサ３３は、予め設定された所定時間毎（例えば０．０１秒毎）に貫通孔６の有無に関する信号を発生させる（例えば、貫通孔６が有る場合に「１」、貫通孔６がない場合に「０」のデータを出力する）。
尚、ステップＳ２では、貫通孔センサ３３に代えて、又は、加えて固定孔センサを備える場合には、レゾルバ３１の回転数に対応して生じるパルス信号を取得すると共に固定孔センサから固定孔１４の有無に関するデータを取得してもよい。

計測指令部４３は、位置情報処理部４２で発生したパルス信号をカウントし、当該パルス信号に同期するように計測部３２に計測指令をパルス信号のカウント数と共に送信する（ステップＳ３）。上述したように計測部３２は、ラインセンサ及び静止画カメラによって構成されており、例えば位置情報処理部４２で発生したパルス信号のカウント数５カウント毎にラインセンサに対して計測指令を送ると共に、２５０カウント毎に静止画カメラに対して計測指令を送る。

ラインセンサ及び静止画カメラでは計測指令部４３から計測指令を受信することにより、所定タイミングで計測が実施され、その計測結果はパルス信号のカウント数と関連付けられてデータ受信部４４に受信される（ステップＳ４）。データ受信部４４に受信されたパルス信号のカウント数と関連付けられた計測結果、貫通孔６の有無に関する信号及び計測指令部４３でカウントされたパルス信号のカウント数は記憶装置４６に記憶される（ステップＳ５）。例えば図１１の例では、ラインセンサの計測結果について、レゾルバ３１の回転に対応して発生されるパルス信号のカウント数「５」、「１０」、「１５」、「２０」・・・に対応する計測結果として、内周側の計測部３２Ａで取得した測定値「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」・・・と、外周側の計測部３２Ｂで取得された測定値「あ」、「い」、「う」、「え」・・・が記憶されている。一方、静止画カメラの計測結果について、レゾルバ３１の回転に対応して発生されるパルス信号のカウント数「２５０」，「５００」、「７５０」、「１０００」・・・に対応する計測結果として内周側の計測部３２Ａで取得された静止画像「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」・・・と、外周側の計測部３２Ｂで取得された静止画像「ア」、「イ」、「ウ」、「エ」・・・が記憶されている。

またデータ変換部４５は、記憶装置４６に保存されている貫通孔センサ３３からの検知信号（貫通孔６の有無に関する信号）とレゾルバ３１の回転数に対応して発生されるパルス信号のカウント数とを関連付け、各貫通孔６に対応するパルス信号のカウント数を求める（ステップＳ６）。図１２に示される例では、貫通孔センサ３３からの検知信号が貫通孔６の有無に応じた「０」又は「１」のバイナリデータとして取得されている。そして、「穴有り」に対応する検知値「１」が取得された範囲の中点を貫通孔６の位置として特定すると共に、対応するパルス信号のカウント数が求められる。この例では、２つの貫通孔６の位置として、それぞれ５００００カウントと１０００００カウントが特定されている。
尚、図１２の例では、貫通孔６は連番で番号が付されており、最初の基準となる１つ目の貫通孔６に対応するカウント数はオペレータによって適宜選択されるとよい。

更にデータ変換部４５は、ステップＳ５で記憶装置４６に保存したパルス信号のカウント数と関連付けられ計測結果を、ステップＳ６で求めた対応関係に基づいて、最寄りの貫通孔６の番号と、当該貫通孔６からの距離の組み合わせ（以下、適宜「貫通孔からの距離」と称する）に変換する（ステップＳ７）。これにより、各データに対応付けられた位置が貫通孔からの距離として特定される。データ変換部４５は、このように変換されたデータを改めて記憶装置４６に記憶する（ステップＳ８）。

そして整理部４７は、記憶装置４６に記憶された上記各種データを必要に応じて適宜整理する（ステップＳ９）。例えば記憶装置４６に記憶された各種データに撮影日時等に関するラベル情報を付加し、画面上で参照する際に撮影日時等の情報が併せて表示されるようにデータを加工してもよいし、該記憶された各種データに含まれる静止画像を時系列にまとめることで動画データに編集してもよい。本実施形態では、静止画カメラを用いることで基本的に静止画による検査を実施し、必要に応じて動画データに加工することで、従来必要であったタイトルジェネレータが不要となることから、サイズを効果的に抑制でき、スペース制約の大きな原子力発電プラント等においても効率的な運用が可能となる。

尚、上記制御に加えて、シート面１０Ａ上において検査装置２０（本体部２１）が適切に移動しながら検査を実施しているか否かを判定する判定手段を備えてもよい。例えば検査装置２０（本体部２１）の移動距離について、貫通孔センサ３３の検知信号に基づいて計算した結果と、レゾルバ３１の回転に対応して発生されるパルス信号のカウント数に基づいて計算した結果とを比較し、両者の整合性を判断することにより、検査装置２０（本体部２１）が正常に稼働しているか否かを判定してもよい。また検査時間を計測するタイマーを更に備え、所定期間内に貫通孔センサ３３によって検知された貫通孔６の数すなわち検査装置２０（本体部２１）が通過した貫通孔６の数が、想定される検査装置２０の移動速度から求められる数と整合しているか否かに基づいて、検査装置２０が正常に稼働しているか否かを判定してもよい。その結果、検査装置２０（本体部２１）が正常に稼働していないと判定された場合には、警報等を報知することによりオペレータに対して注意を促してもよい。

尚、上述の実施形態ではシート面１０Ａ上に検査装置２０（本体部２１）を搭載することにより、シート１０Ａの状態を検査する例を示しているが、同様の技術的思想に基づいて、シート面１０Ｂ上に検査装置２０（本体部２１）を反転した状態で搭載し、シート面１０Ｂの状態を検査してもよい。また蓋部３のシート面１０Ｂを計測する場合には、例えば、検査装置２０の上面を開口させ、当該開口を介して上向きに配置されたセンサによって検査を実施してもよい。

本開示は、容器部及び蓋部からなる原子力圧力容器において、容器部のシート面の状態を検査する原子力圧力容器のシート面検査装置に利用可能である。

１ 原子力圧力容器
２ 容器部
３ 蓋部
４ フランジ
５ フランジ
６ 貫通孔
７ ボルト
８ 炉心
９ 上部炉心支持板
１０ シート面
１１ 溝部
１２ Ｏリング
１３ ガイド
１４ 固定孔
１７ 段差
２０ 検査装置
２１ 本体部
２２ 駆動輪
２３ 従動輪
２４ 走行輪
２５ ガイド機構
２６ ガイド板
２７ 付勢機構
２８ ガイド輪
２９ 付勢機構
３１ レゾルバ
３２ 計測部
３３ 貫通孔センサ
３４ アーム
３５ 位置検出機構
４０ 制御システム
４１ 移動制御部
４２ 位置情報処理部
４３ 計測指令部
４４ データ受信部
４５ データ変換部
４６ 記憶装置
４７ 整理部
５０ 解析ＰＣ（解析手段）
１００ 解析システム

Claims (13)

1. 容器部のシート面に蓋部が締着されて構成される原子力圧力容器において、前記蓋部の姿勢が外周側に設けられたガイドを介して前記容器部に対して規制されている際に、前記シート面の状態を検査する原子力圧力容器のシート面検査装置であって、
   前記シート面の延在方向に沿って移動可能に構成された本体部と、
   前記シート面に対向するように前記本体部に設けられた計測部と、
   前記本体部の内周側及び外周側の少なくとも一方において、前記シート面に垂直に設けられた少なくとも１の垂直面に前記本体部をガイドするように構成されたガイド機構と、
   を備え、
   前記ガイド機構は前記ガイドより内周側に位置することを特徴とする原子力圧力容器のシート面検査装置。
2. 前記少なくとも１の垂直面は、前記本体部の内周側に設けられた第１の垂直面と、前記本体部の外周側に設けられた第２の垂直面とを含み、
   前記ガイド機構は、前記第１の垂直面及び第２の垂直面の一方に前記本体部を付勢する付勢手段と、他方に前記本体部を当接させる当接手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
3. 前記少なくとも１の垂直面は、炉内構造物、前記容器部、及び、前記蓋部のいずれかに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
4. 前記第１の垂直面は、前記原子力圧力容器において炉心を支持する支持部材に設けられ、
   前記第２の垂直面は、前記容器部に設けられた段差であることを特徴とする請求項２に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
5. 前記計測部は、前記容器部の径方向に沿った前記シート面の表面データを取得することにより形状を計測する形状計測部と、前記シート面を撮像する撮像部との少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
6. 前記形状計測部はラインセンサであることを特徴とする請求項５に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
7. 前記撮像部は静止画を撮像する静止画カメラであることを特徴とする請求項５又は６に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
8. 前記本体部の前記シート面上における周方向位置を検知する位置検知部を更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
9. 前記蓋部の外周側に周方向に沿って等間隔に配列された締結用ボルトがそれぞれ挿入可能に構成された複数の貫通孔と、
   前記容器部の外周側に周方向に沿って前記複数の貫通孔に対応するように配列され、前記複数の貫通孔に挿入された前記締結用ボルトの先端を固定可能に構成された複数の固定孔と、
   を更に備え、
   前記ガイドは、前記複数の貫通孔及び前記複数の固定孔のいくつかを貫通するように設けられており、
   前記位置検知部は、前記複数の貫通孔の各々の位置、及び、前記複数の貫通孔の位置に基づいて想定される前記貫通孔に挿入されたガイドの位置の少なくとも一方を基準とする移動距離として前記本体部の位置を検知することを特徴とする請求項８に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
10. 前記位置検知部は、前記本体部の走行輪とは独立に設けられたレゾルバの回転数に対応して生ずるパルスをカウントすることにより前記本体部の位置を検知することを特徴とする請求項８又は９に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
11. 前記原子力圧力容器は、前記シート面の内周側及び外周側に周方向に沿って同軸配置された弾性部材を有し、
    前記計測部は、前記シート面のうち前記弾性部材が当接する位置に対応するように配置されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
12. 前記本体部が前記シート面上に配置された際に、前記蓋部のシート面に前記本体部を付勢する上部付勢部を更に備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。
13. 前記シート面上における前記本体部の移動を制御する制御システムと、
    前記計測部における計測結果を前記位置検知部で検知された周方向位置と関連付けて解析する解析手段と、
    を備えることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の原子力圧力容器のシート面検査装置。

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