JP2017089150A

JP2017089150A - Boring robot

Info

Publication number: JP2017089150A
Application number: JP2015217412A
Authority: JP
Inventors: 藤直史佐; Tadashi Sato; 澤徹弥深; Tetsuya Fukazawa; 田勉前; Tsutomu Maeda; 久保彰大; Yasuaki Daihisa
Original assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Current assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-05
Also published as: JP6639869B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a remote control boring device capable of taking out fuel debris having high strength and a nonuniform physical property.SOLUTION: A boring robot comprises: a top drive type boring machine 2 which comprises a drill head 22 for driving a boring rod 14, and is provided erectably, tiltably and turnably on a base machine 3 capable of self-propelling; a rod magazine 4 which holds a plurality of boring rods 14 and a plurality of guide casings 15, is provided in the boring machine 2 and supplies and recovers the boring rod 14 and the guide casing 15 with respect to the drill head 22; and remote-controlling control means 12. After the tip of the guide casing 15 touches down on fuel debris 17, cutting by the boring rod 14 is started.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、廃炉となった原子炉内から燃料デブリを取り出すために使用されるボーリングロボットに関する。 The present invention relates to a boring robot used for taking out fuel debris from a reactor that has become a decommissioned reactor.

天災事故、人災事故等によって緊急に破壊された原子炉には燃料デブリが残っており、高線量の放射能を発生させる燃料デブリを原子炉から取り出す必要がある。燃料デブリは、原子炉燃料が原子炉構造物や制御棒などと共に冷えて固まったものであり、高強度で組成や物性が一様でないため、切削して小塊として取り出すのが良好である。このような燃料デブリの取り出しは、高線量の放射能環境下で行う必要があるため、全作業を無人で施工する必要があり、遠隔で操作することができるボーリングロボットが必要となっている。 Fuel debris remains in a nuclear reactor that has been urgently destroyed by a natural disaster, a human disaster, etc., and it is necessary to remove the fuel debris that generates high-dose radiation from the reactor. Fuel debris is obtained by cooling and solidifying reactor fuel together with the reactor structure and control rods, etc., and since it has high strength and is not uniform in composition and physical properties, it is preferable to cut and take out as a small lump. Since such fuel debris must be taken out in a high-dose radioactive environment, it is necessary to perform all operations unattended, and a boring robot that can be operated remotely is required.

特許文献１には、無線通信を用いることによりボーリングマシンの走行制御、掘削姿勢の制御や駆動、掘削動作の制御を行うボーリングロボットが開示されているが、このボーリングロボットは、一般的な地山等の地盤を掘削するためのものであり、高線量の放射能を発生させる燃料デブリの掘削、切削に用いることができない。又、燃料デブリは高強度で物性が一様でないため、燃料デブリに合わせた仕様のボーリング装置が必要となっている。 Patent Document 1 discloses a boring robot that performs traveling control of a boring machine, control and driving of an excavating posture, and control of excavating operation by using wireless communication. It cannot be used for excavation and cutting of fuel debris that generates high doses of radioactivity. Further, since the fuel debris has high strength and the physical properties are not uniform, a boring device having specifications adapted to the fuel debris is required.

特開平５−９３４８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-93489

本発明は、以上の従来の問題点を考慮してなされたものであり、高強度で物性が一様でない燃料デブリの取り出しを行うことが可能なボーリングロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a boring robot capable of taking out fuel debris with high strength and non-uniform physical properties.

本発明のボーリングロボットは、原子炉内の燃料デブリを切削するビットロッドが先端に取り付けられるボーリングロッドを駆動するドリルヘッドを備え、自走可能なベースマシン上に直立、傾倒及び旋回可能に設けられたトップドライブ式のボーリングマシンと、前記ボーリングロッド及びボーリングロッドが挿入されるガイドケーシングをそれぞれ複数保持して前記ボーリングマシンに設けられ、前記ドリルヘッドに対しボーリングロッド及びガイドケーシングを供給及び回収するロッドマガジンと、前記ベースマシン、前記ドリルヘッド、前記ボーリングマシン及び前記ロッドマガジンの駆動を遠隔で制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記ガイドケーシングの先端が前記燃料デブリに着底した後、前記ボーリングロッドによる切削を開始するように前記ドリルヘッドを駆動することを特徴とする。 The boring robot of the present invention includes a drill head that drives a boring rod on which a bit rod for cutting fuel debris in a nuclear reactor is attached to the tip, and is provided on a base machine capable of running upright, tilting and turning. A top drive type boring machine and a rod for supplying and collecting the boring rod and the guide casing to the drill head provided in the boring machine by holding a plurality of the boring rod and the guide casing into which the boring rod is inserted. A magazine, and a control means for remotely controlling the drive of the base machine, the drill head, the boring machine, and the rod magazine, the control means after the tip of the guide casing has landed on the fuel debris, According to the boring rod And drives the drill head to start cutting.

本発明においては、前記ボーリングマシンは、前記ビットロッドを保持して前記ドリルヘッドの切削線上に移動及び退避させるロボットアームをさらに有し、前記ロボットアームは前記ガイドケーシング及び前記ビットロッドを掴むロッドクランプが取り付けられて水平位置及び垂直位置の間で起伏動作可能なレイズフレームを備えており、前記制御手段は前記ロボットアームの駆動も遠隔で制御する。 In the present invention, the boring machine further includes a robot arm that holds the bit rod and moves and retracts on a cutting line of the drill head, and the robot arm grips the guide casing and the bit rod. And a raise frame that can move up and down between a horizontal position and a vertical position, and the control means also remotely controls driving of the robot arm.

又、前記ビットロッドを複数格納すると共に、前記ビットロッドを前記ロボットアームに供給及びロボットアームから受け取る自走式のビットキャリアをさらに有し、前記制御手段は前記ビットキャリアの走行及び駆動を遠隔で制御する。 In addition, a plurality of the bit rods are stored, and a self-propelled bit carrier that supplies the bit rods to the robot arm and receives the bit rods from the robot arm is further provided, and the control means remotely controls the driving and driving of the bit carriers. Control.

又、前記ボーリングマシンは、前記ボーリングロッド及び前記ガイドケーシングを前記ドリルヘッドの切削線上に沿うようにクランプするロッドクランプ及びケーシングクランプを有している。 The boring machine further includes a rod clamp and a casing clamp that clamp the boring rod and the guide casing along the cutting line of the drill head.

又、前記ロッドマガジンは、内側の円周に沿って複数のボーリングロッドを起立状に保持した旋回可能な内側ロッド列及び外側の円周に沿って複数のガイドケーシングを起立状に保持した旋回可能な外側ロッド列を有していることが好ましい。 In addition, the rod magazine can be swung with a plurality of boring rods held upright along the inner circumference and a plurality of guide casings held upright along the outer circumference. It is preferable to have an outer row of rods.

又、前記ビットキャリアは、前記ビットロッドを横並び状に格納するロッドラックと、前記ロッドラック内のビットロッドを前記ロボットアームに供給すると共にロボットアームから前記ビットロッドを受け取って前記ロッドラックに転がり導入させるロータ部材とを備えている。 The bit carrier also includes a rod rack that stores the bit rods side by side, and supplies the bit rods in the rod rack to the robot arm and receives the bit rods from the robot arm and rolls into the rod rack. And a rotor member to be operated.

又、切削に使用した前記ビットロッド、前記ボーリングロッド及び前記ガイドケーシングを高圧水によって洗浄する高圧洗浄装置をさらに備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a high pressure cleaning device for cleaning the bit rod, the boring rod and the guide casing used for cutting with high pressure water.

又、前記燃料デブリの広がり量及び深度に応じて切削の傾斜角度が設定され、前記ボーリングロッド及びガイドケーシングは設定された傾斜角度で駆動される。この場合、切削位置の確認には、原子炉内に別途設置したロボットカメラを使用する。 Further, an inclination angle of cutting is set according to the spread amount and depth of the fuel debris, and the boring rod and the guide casing are driven at the set inclination angle. In this case, a robot camera installed separately in the nuclear reactor is used to confirm the cutting position.

本発明によれば、ドリルヘッドを有するトップドライブ式のボーリングマシンと、ボーリングロッド及びガイドケーシングを備えるロッドマガジンと、これらを遠隔で制御する制御手段とを備え、ガイドケーシングの先端が燃料デブリに着底した後、ボーリングロッドによる切削を開始するため、着底まで長距離であってもビットロッド、ボーリングロッドがガイドケーシングによってガイドされるため、着底部分でビットが躍ることなく燃料デブリを切削できる。従って、高強度で物性が一様でない燃料デブリの切削を行うことが可能なボーリングロボットとすることができる。 According to the present invention, a top drive type boring machine having a drill head, a rod magazine including a boring rod and a guide casing, and a control means for remotely controlling them are provided, and the tip of the guide casing is attached to the fuel debris. After the bottom, the cutting with the boring rod is started, so even if it is a long distance to the bottom, the bit rod and the boring rod are guided by the guide casing, so the fuel debris can be cut without the bit jumping at the bottom. . Accordingly, a boring robot capable of cutting fuel debris with high strength and non-uniform physical properties can be provided.

本発明の一実施形態のボーリングロボットの全体を示す側面図である。It is a side view showing the whole boring robot of one embodiment of the present invention. ボーリングロボットの正面図である。It is a front view of a boring robot. ボーリングロボットの走行姿勢を示す側面図である。It is a side view which shows the running posture of a boring robot. トップドライブ式のボーリングマシンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a top drive type boring machine. ボーリングマシンの旋回構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the turning structure of a boring machine. ロッドマガジンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a rod magazine. （Ａ）、（Ｂ）はロボットアームを示す正面図及び側面図である。(A), (B) is the front view and side view which show a robot arm. ビットキャリアを示す側面図である。It is a side view which shows a bit carrier. ビットキャリアを示す平面図である。It is a top view which shows a bit carrier. ボーリングロボットの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a boring robot. （Ａ）、（Ｂ）は左右方向傾倒での掘削姿勢を示す正面図である。(A), (B) is a front view which shows the excavation attitude | position by tilting in the left-right direction. （Ａ）、（Ｂ）は前後方向傾倒での掘削姿勢を示す側面図である。(A), (B) is a side view which shows the excavation attitude | position by tilting in the front-back direction. 原子炉への配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning to a nuclear reactor. 燃料デブリの切削状態を示す側面図である、It is a side view showing the cutting state of fuel debris, 切削角度の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of a cutting angle. （Ａ）〜（Ｈ）はボーリングロッドの継ぎ足し動作を順序に合わせて示す側面図である。(A)-(H) are side views which show the addition operation | movement of a boring rod in order. （Ａ）〜（Ｄ）はビットロッドの回収動作を順序に合わせて示す図である。(A)-(D) are figures which show collection operation | movement of a bit rod according to order. （Ａ）〜（Ｄ）はビットロッドの供給動作を順序に合わせて示す図である。(A)-(D) are figures which show the supply operation | movement of a bit rod according to order.

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。図１〜図１８は、本発明の一実施形態のボーリングロボット１を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. 1 to 18 show a boring robot 1 according to an embodiment of the present invention.

この実施形態のボーリングロボット１は、燃料デブリの切削（掘削）を行うための構成部材の全てを遠隔によって制御するものである。図１０は、ボーリングロボット１の構成を示すブロック図であり、ボーリングマシン２、ベースマシン３、ロッドマガジン４、ロボットアーム５、ビットキャリア６、ロッドクランプ７、ケーシングクランプ８、ロッドブレーカ９、高圧洗浄装置１０、監視カメラ１１を構成部材として備え、これらの全てが制御手段１２によって制御される。 The boring robot 1 of this embodiment controls all the components for cutting (excavating) fuel debris remotely. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the boring robot 1, and boring machine 2, base machine 3, rod magazine 4, robot arm 5, bit carrier 6, rod clamp 7, casing clamp 8, rod breaker 9, and high-pressure cleaning. The apparatus 10 and the monitoring camera 11 are provided as constituent members, all of which are controlled by the control means 12.

制御手段１２は、ディスプレー、操作キー等を有したコンピュータ等からなるリモート操作盤１２ａと、リモート操作盤１２ａに接続された第１アンテナ１２ｂとを有し、オペレータがリモート操作盤１２ａを操作することにより、その制御信号が第１アンテナ１２ｂから発信される。第１アンテナ１２ｂからの制御信号は第２アンテナ１３によって受信され、制御信号によって指定されたそれぞれの構成部材に伝達されて、その構成部材の駆動が自動を含む遠隔で制御される。以下、各構成部材を説明する。 The control means 12 has a remote operation panel 12a composed of a computer or the like having a display, operation keys, and the like, and a first antenna 12b connected to the remote operation panel 12a, and the operator operates the remote operation panel 12a. Thus, the control signal is transmitted from the first antenna 12b. The control signal from the first antenna 12b is received by the second antenna 13 and transmitted to each component designated by the control signal, and the drive of the component is controlled remotely including automatic. Hereinafter, each component will be described.

図１〜図５は、ボーリングマシン２、ベースマシン３及びロッドマガジン４を示す。ベースマシン３はクローラ２４を備えており、原子力発電所内での自走が可能となっている。ベースマシン３の走行は、制御手段１２によって制御される。ボーリングマシン２はベースマシン３に取り付けられることによりベースマシン３と共に走行し、原子炉フロア上の移動及び退避が行われる。 1 to 5 show a boring machine 2, a base machine 3 and a rod magazine 4. The base machine 3 is provided with a crawler 24, and can be self-propelled in a nuclear power plant. The traveling of the base machine 3 is controlled by the control means 12. The boring machine 2 travels with the base machine 3 by being attached to the base machine 3, and is moved and retracted on the reactor floor.

ボーリングマシン２は、垂直方向に延びたガイドセル２１に沿って上下動するドリルヘッド２２にボーリングロッド１４を取り付け、ボーリングロッド１４をドリルヘッド２２の上方からの駆動によって回転させるトップドライブ式となっている。ドリルヘッド２２にはスピンドル２３が下方に延びており、このスピンドル２３にボーリングロッド１４が連結又は切り離されてボーリングロッド１４の交換が行われる。ドリルヘッド２２による燃料デブリ１７の切削は、回転と給進又は回転と打撃と給進との併用に切り換え可能となっている。 The boring machine 2 is a top drive type in which a boring rod 14 is attached to a drill head 22 that moves up and down along a guide cell 21 extending in the vertical direction, and the boring rod 14 is rotated by driving from above the drill head 22. Yes. A spindle 23 extends downward from the drill head 22, and the boring rod 14 is connected to or disconnected from the spindle 23, so that the boring rod 14 is replaced. The cutting of the fuel debris 17 by the drill head 22 can be switched between rotation and advance or combined use of rotation, striking and advance.

本発明では、燃料デブリ１７の切削はボーリングロッド１４の先端にビットロッド１６を取り付け、このボーリングロッド１４をガイドケーシング１５内に挿入することにより行われる（図１４参照）。 In the present invention, the fuel debris 17 is cut by attaching the bit rod 16 to the tip of the boring rod 14 and inserting the boring rod 14 into the guide casing 15 (see FIG. 14).

ボーリングマシン２はベースマシン３に対して、直立、傾倒及び旋回可能に取り付けられる。この動作を行うため、ボーリングマシン２はベースマシン３に取り付けられるターンテーブル２５を有しており、このターンテーブル２５上に支持されている。図５はターンテーブル２５の断面を示し、旋回モータ２６の旋回軸２６ａに旋回ギア２７が噛合しており、旋回モータ２６が駆動することにより旋回プレート２８が正逆方向に回転し、これによりボーリングマシン２の全体が旋回する。ターンテーブル２５上にはチルトシリンダ２９及び傾倒シリンダ３０が取り付けられており（図１及び図３参照）、ボーリングマシン２のガイドセル２１がこれらのシリンダ２９、３０に連結されている。 The boring machine 2 is attached to the base machine 3 so that it can stand upright, tilt and turn. In order to perform this operation, the boring machine 2 has a turntable 25 attached to the base machine 3, and is supported on the turntable 25. FIG. 5 shows a cross section of the turntable 25. The turning gear 27 is engaged with the turning shaft 26a of the turning motor 26. When the turning motor 26 is driven, the turning plate 28 is rotated in the forward and reverse directions. The entire machine 2 turns. A tilt cylinder 29 and a tilt cylinder 30 are mounted on the turntable 25 (see FIGS. 1 and 3), and a guide cell 21 of the boring machine 2 is connected to the cylinders 29 and 30.

チルトシリンダ２９は図１２に示すようにボーリングマシン２（ガイドセル２１）を前後方向に傾倒させるシリンダであり、傾倒シリンダ３０は図１１に示すようにボーリングマシン２（ガイドセル２１）を左右方向に傾倒させるシリンダである。従って、これらのシリンダ２９、３０を備えることにより、ボーリングマシン２は直立だけの切削姿勢（掘削姿勢）に加えて前後方向及び左右方向に形成した切削姿勢となることができる。チルトシリンダ２９はベースマシン３の走行時にボーリングマシン２をベースマシン３側に伏臥させるようにも駆動する（図３参照）。これにより、低い姿勢で走行することが可能となっている。以上の旋回モータ２６、チルトシリンダ２９、傾倒シリンダ３０の駆動は制御手段１２によって遠隔で制御される。 The tilt cylinder 29 is a cylinder that tilts the boring machine 2 (guide cell 21) in the front-rear direction as shown in FIG. 12, and the tilt cylinder 30 moves the boring machine 2 (guide cell 21) in the left-right direction as shown in FIG. This is a tilting cylinder. Therefore, by providing these cylinders 29 and 30, the boring machine 2 can have a cutting posture formed in the front-rear direction and the left-right direction in addition to a cutting posture (excavation posture) that is only upright. The tilt cylinder 29 is also driven so that the boring machine 2 is prone to the base machine 3 side when the base machine 3 is traveling (see FIG. 3). This makes it possible to travel in a low posture. The driving of the swing motor 26, the tilt cylinder 29, and the tilt cylinder 30 is remotely controlled by the control means 12.

図１〜図４に示すようにロッドマガジン４はターンテーブル２５上に立設状に設けられることによりボーリングマシン２との隣接位置に配置される。ロッドマガジン４はボーリングロッド１４及びボーリングロッド１４が挿入されるガイドケーシング１５を複数保持し、これらのロッド１４、１５をボーリングマシン２のドリルヘッド２２に供給すると共にこれらのロッド１４、１５をドリルヘッド２２から回収する。 As shown in FIGS. 1 to 4, the rod magazine 4 is arranged on the turntable 25 in an upright manner, so that the rod magazine 4 is arranged at a position adjacent to the boring machine 2. The rod magazine 4 holds a boring rod 14 and a plurality of guide casings 15 into which the boring rods 14 are inserted. The rods 14 and 15 are supplied to the drill head 22 of the boring machine 2 and these rods 14 and 15 are supplied to the drill head. Recover from 22.

図６はロッドマガジン４の全体を示し、内側の円周に沿って複数のボーリングロッド１４を起立状に保持した内側ロッド列３１と、内側ロッド列３１の外周となっている外側の円周に沿って複数のガイドケーシング１５を起立状に保持した外側ロッド列３２と、これらのロッド列３１、３２を保持した保持フレーム３３とによって形成されている。 FIG. 6 shows the entire rod magazine 4, and an inner rod row 31 in which a plurality of boring rods 14 are held upright along the inner circumference and an outer circumference that is the outer circumference of the inner rod row 31. A plurality of guide casings 15 are held upright along an outer rod row 32 and a holding frame 33 holding the rod rows 31 and 32 is formed.

保持フレーム３３の上下には第１回転モータ３４及び第２回転モータ３５が設けられており、第１回転モータ３４が駆動することにより内側ロッド列３１が回転し、第２回転モータ３５が駆動することにより内側ロッド列３１及び外側ロッド列３２の全体が回転する。これにより、ドリルヘッド２２に供給するボーリングロッド１４、ガイドケーシング１５を供給位置に位置させると共に、ドリルヘッド２２からのボーリングロッド１４、ガイドケーシング１５を内側ロッド列３１及び外側ロッド列３２の空位に位置させることができる。 A first rotary motor 34 and a second rotary motor 35 are provided above and below the holding frame 33. When the first rotary motor 34 is driven, the inner rod row 31 rotates, and the second rotary motor 35 is driven. As a result, the entire inner rod row 31 and outer rod row 32 rotate. Accordingly, the boring rod 14 and the guide casing 15 supplied to the drill head 22 are positioned at the supply position, and the boring rod 14 and the guide casing 15 from the drill head 22 are positioned in the vacant positions of the inner rod row 31 and the outer rod row 32. Can be made.

かかるボーリングロッド１４及びガイドケーシング１５のロッドマガジン４への受け渡しを行うため、ドリルヘッド２２はロッドマガジン４の方向に往復スライド移動可能となっている。図７において、符号５０はロッドマガジン４の方向に延びるようにガイドセル２１の上部に取り付けられたスライドガイドフレームであり、ドリルヘッド２２はこのスライドガイドフレーム５０に沿って移動してロッドマガジン４との間でボーリングロッド１４及びガイドケーシング１５の受け渡しを行う。以上の内側ロッド列３１、外側ロッド列３２及びドリルヘッド２２のスライド移動は制御手段１２により遠隔で制御される。 In order to transfer the boring rod 14 and the guide casing 15 to the rod magazine 4, the drill head 22 can reciprocate in the direction of the rod magazine 4. In FIG. 7, reference numeral 50 denotes a slide guide frame attached to the upper portion of the guide cell 21 so as to extend in the direction of the rod magazine 4, and the drill head 22 moves along the slide guide frame 50 and moves to the rod magazine 4. The boring rod 14 and the guide casing 15 are transferred between the two. The sliding movement of the inner rod row 31, the outer rod row 32 and the drill head 22 is remotely controlled by the control means 12.

燃料デブリ１７を切削（掘削）するビットロッド１６はボーリングマシン２に設けられたロボットアーム５によってドリルヘッド２２への供給及びドリルヘッド２２からの回収が行われる。図７はロボットアーム５を示し、ボーリングマシン２のガイドセル２１との隣接位置に配置されている。ロボットアーム５は水平位置及び垂直位置の間で起伏動作するレイズフレーム３６と、レイズフレーム３６の長さ方向に沿って取り付けられ、ビットロッド１６を掴むロッドクランプ３７とを備えている。 The bit rod 16 for cutting (excavating) the fuel debris 17 is supplied to the drill head 22 and recovered from the drill head 22 by the robot arm 5 provided in the boring machine 2. FIG. 7 shows the robot arm 5, which is disposed at a position adjacent to the guide cell 21 of the boring machine 2. The robot arm 5 includes a raise frame 36 that moves up and down between a horizontal position and a vertical position, and a rod clamp 37 that is attached along the length direction of the raise frame 36 and grips the bit rod 16.

図１及び図３において、符号５１はボーリングマシン２に設けられたパワーユニットである。パワーユニット５１はボーリングマシン２の給進機構やチルトシリンダ２９、傾倒シリンダ３０等の油圧で駆動する部材に動力を供給するためにボーリングマシン２に搭載される。 1 and 3, reference numeral 51 denotes a power unit provided in the boring machine 2. The power unit 51 is mounted on the boring machine 2 in order to supply power to members that are driven by hydraulic pressure such as the feeding mechanism of the boring machine 2, the tilt cylinder 29, and the tilting cylinder 30.

ロボットアーム５はレイズフレーム３６が水平位置の状態（図７（Ｂ））のとき、後述するビットキャリア６からビットロッド１６を受け取って把持し、その後、レイズフレーム３６が垂直位置まで起立する（図７（Ａ））。この動作によりロボットアーム５に保持されたビットロッド１６はドリルヘッド２２の切削線３８上に移動し、ドリルヘッド２２による保持が行われる。一方、ドリルヘッド２２からビットロッド１６を回収するときは、レイズフレーム３６が垂直位置（図７（Ａ））でビットロッド１６を受け取り、その後、水平位置まで伏臥する（図７（Ｂ））。この伏臥状態でロボットアーム５はビットロッド１６の把持を解放し、ビットロッド１６がビットキャリア６に回収される。以上のロボットアーム５の駆動は制御手段１２によって遠隔で制御される。なお、以上のロボットアーム５はビットロッド１６の保持だけでなく、短管のガイドケーシング１５の保持も同様にして行うものである。 When the raise frame 36 is in the horizontal position (FIG. 7B), the robot arm 5 receives and holds the bit rod 16 from the bit carrier 6 described later, and then the raise frame 36 stands up to the vertical position (FIG. 7). 7 (A)). By this operation, the bit rod 16 held by the robot arm 5 moves onto the cutting line 38 of the drill head 22 and is held by the drill head 22. On the other hand, when recovering the bit rod 16 from the drill head 22, the raise frame 36 receives the bit rod 16 in the vertical position (FIG. 7A) and then prone to the horizontal position (FIG. 7B). In this prone state, the robot arm 5 releases the grip of the bit rod 16, and the bit rod 16 is recovered by the bit carrier 6. The driving of the robot arm 5 is controlled remotely by the control means 12. The robot arm 5 not only holds the bit rod 16 but also holds the short pipe guide casing 15 in the same manner.

図８及び図９はロボットアーム５に対し、ビットロッド１６を供給し及び回収するビットキャリア６を示す。ビットキャリア６はボディ４０の下部にクローラ３９を備えており、クローラ３９が駆動することにより自走式となっている。ビットキャリア６の走行及び駆動は制御手段１２によって遠隔で制御される。 8 and 9 show the bit carrier 6 for supplying and collecting the bit rod 16 to the robot arm 5. The bit carrier 6 includes a crawler 39 below the body 40, and is self-propelled when the crawler 39 is driven. The running and driving of the bit carrier 6 is controlled remotely by the control means 12.

ビットキャリア６はボディ４０上にロッドラック４１を備え、このロッドラック４１の後端部にロータ部材４２が設けられた構造となっている。ロッドラック４１は内部に傾斜板４３を備えており、傾斜板４３上にビットロッド１６が横並び状に格納される。ロータ部材４２がロータモータ４４によって回転可能となっている。ロータ部材４２は２枚のロータ板４２ａを有し、２枚のロータ板４２ａの外周部分には複数の凹部４５が形成されている。ビットロッド１６は凹部４５内に入り込むことにより、２枚のロータ板４２ａに掛け渡された状態でロータ部材４２に保持される。ロータ部材４２に保持されたビットロッド１６は、水平状態のロボットアーム５に受け取られてドリルヘッド２２に供給される。一方、ドリルヘッド２２から切り離されてロボットアーム５に保持されたビットロッド１６はロータ部材４２の凹部４５に入り込んだ後、ロータ部材４２からロッドラック４１に移されロッドラック４１に回収される。かかるビットロッド１６の供給及び回収を行うため、ロータ部材４２は上下に位置調整可能となっており、下部位置でロッドラック４１からビットロッド１６を受け取ってロボットアーム５へのビットロッド１６の供給を行い、上部位置でロッドラック４１へのビットロッド１６への回収を行う。 The bit carrier 6 includes a rod rack 41 on the body 40 and has a structure in which a rotor member 42 is provided at the rear end of the rod rack 41. The rod rack 41 includes an inclined plate 43 inside, and the bit rods 16 are stored side by side on the inclined plate 43. The rotor member 42 can be rotated by a rotor motor 44. The rotor member 42 has two rotor plates 42a, and a plurality of recesses 45 are formed in the outer peripheral portion of the two rotor plates 42a. The bit rod 16 enters the recess 45 and is held by the rotor member 42 in a state of being stretched over the two rotor plates 42a. The bit rod 16 held by the rotor member 42 is received by the robot arm 5 in a horizontal state and supplied to the drill head 22. On the other hand, the bit rod 16 separated from the drill head 22 and held by the robot arm 5 enters the recess 45 of the rotor member 42, and is then transferred from the rotor member 42 to the rod rack 41 and collected by the rod rack 41. In order to supply and recover the bit rod 16, the rotor member 42 can be adjusted in the vertical direction, and the bit rod 16 is received from the rod rack 41 at the lower position to supply the bit rod 16 to the robot arm 5. And the recovery to the bit rod 16 to the rod rack 41 is performed at the upper position.

ボーリングマシン２はロッドクランプ７、ケーシングクランプ８、ロッドブレーカ９を備えている（図７参照）。これらの部材はボーリングマシン２におけるガイドセル２１の下部に配置される。ロッドクランプ７はボーリングロッド１４がドリルヘッド２２の切削線３８上に位置するようにクランプし、ケーシングクランプ８はガイドケーシング１５がドリルヘッド２２の切削線３８上に位置するようにクランプするものである。ロッドブレーカ４８はボーリングロッド１４及びガイドケーシング１５のねじを緩めるものである。ガイドケーシング１５は１本のみ短管を螺合させることによって形成されており、必要以上に長い場合にロッドブレーカ４８が螺合連結を緩めるものである。 The boring machine 2 includes a rod clamp 7, a casing clamp 8, and a rod breaker 9 (see FIG. 7). These members are disposed below the guide cell 21 in the boring machine 2. The rod clamp 7 is clamped so that the boring rod 14 is positioned on the cutting line 38 of the drill head 22, and the casing clamp 8 is clamped so that the guide casing 15 is positioned on the cutting line 38 of the drill head 22. . The rod breaker 48 loosens the screws of the boring rod 14 and the guide casing 15. The guide casing 15 is formed by screwing only one short tube, and the rod breaker 48 loosens the screw connection when it is longer than necessary.

以上に加えて、本発明においては高圧洗浄装置４９を備えている。高圧洗浄装置４９は燃料デブリ１７の切削に使用したビットロッド１６、ボーリングロッド１４、ケーシングロッド１５を高圧水によって洗浄するものである。かかる高圧洗浄装置４９は原子炉１８と離れた位置に配置される。図１３はこの配置を示し、原子力発電所１９における原子炉１８と離れた位置にメンテナンスエリア２０を設定し、このメンテナンスエリア２０に高圧洗浄装置４９が配置される。高圧洗浄装置４９は洗浄水層４９ａと、高圧ポンプ４９ｂとを備えている。高圧洗浄装置４９による洗浄はボーリングマシン２及びビットキャリア６が原子炉１８上に位置している際にホースを介した給水によって行われ、洗浄に用いた水は原子炉１８内に投入される。 In addition to the above, the present invention includes a high-pressure cleaning device 49. The high-pressure cleaning device 49 cleans the bit rod 16, the boring rod 14, and the casing rod 15 used for cutting the fuel debris 17 with high-pressure water. The high-pressure cleaning device 49 is disposed at a position away from the nuclear reactor 18. FIG. 13 shows this arrangement. A maintenance area 20 is set at a position away from the nuclear reactor 18 in the nuclear power plant 19, and a high-pressure cleaning device 49 is arranged in the maintenance area 20. The high-pressure cleaning device 49 includes a cleaning water layer 49a and a high-pressure pump 49b. Cleaning by the high-pressure cleaning device 49 is performed by supplying water through a hose when the boring machine 2 and the bit carrier 6 are positioned on the reactor 18, and the water used for cleaning is put into the reactor 18.

図１０に示す監視カメラ１１は、原子炉１８内における燃料デブリ１７の周囲やボーリングマシン２の各部材、ビットキャリア６等に配置され、制御手段１２の指令によって周囲の撮影を行う。撮影した映像は制御手段１２に送信する。これによりリモート制御盤１２ａ側で原子炉１８やボーリングマシン２、ビットキャリア６等の状態の把握を行うことができる。 A monitoring camera 11 shown in FIG. 10 is arranged around the fuel debris 17 in the nuclear reactor 18, each member of the boring machine 2, the bit carrier 6, and the like. The captured video is transmitted to the control means 12. Thereby, it is possible to grasp the state of the nuclear reactor 18, the boring machine 2, the bit carrier 6, and the like on the remote control panel 12 a side.

燃料デブリ１７の切削（掘削）は垂直及び所定の傾斜角度で切削するものであり、この切削時の傾斜角度は燃料デブリ１７の広がり量及び燃料デブリ１７の深度に応じて設定される。燃料デブリ１７の深度は、原子炉１８の天井１８ａからの深さ位置である。 Cutting (excavation) of the fuel debris 17 is performed vertically and at a predetermined inclination angle, and the inclination angle at the time of cutting is set according to the spread amount of the fuel debris 17 and the depth of the fuel debris 17. The depth of the fuel debris 17 is a depth position from the ceiling 18 a of the nuclear reactor 18.

図１５は、切削時の傾斜角度の設定の一例を示す。燃料デブリ１７が原子炉１８の天井１８ａから約３５ｍの深さに存在し、その広がり量が約６ｍであって、原子炉１８の天井１８ａ上から切削を行う場合、ガイドケーシング１５（ボーリングロッド１４も同様）の傾斜角度を約５°に設定して切削を行う。このように傾斜角度を約５°に設定することにより垂直位置から半径３ｍ離れた位置を切削する。その後、ターンテーブル２５を回転させて切削を断続的に行うことにより約６ｍに広がっている燃料デブリ１７の全面積に対応した切削を行うことができる。 FIG. 15 shows an example of setting the tilt angle during cutting. When the fuel debris 17 exists at a depth of about 35 m from the ceiling 18 a of the nuclear reactor 18 and the amount of spread is about 6 m, and the cutting is performed from the ceiling 18 a of the nuclear reactor 18, the guide casing 15 (boring rod 14 The same is applied), and the cutting angle is set to about 5 °. In this way, by setting the inclination angle to about 5 °, a position 3 m away from the vertical position is cut. After that, by rotating the turntable 25 and performing cutting intermittently, cutting corresponding to the entire area of the fuel debris 17 spreading to about 6 m can be performed.

次に、この実施形態による切削動作を説明する。本実施形態において、ガイドケーシング１５の先端１５ｓを燃料デブリ１７に着底させ、その後、ボーリングロッド１４による切削を開始するものである。このような動作は、制御手段１２がドリルヘッド２２の駆動を制御することにより行われる。 Next, the cutting operation according to this embodiment will be described. In the present embodiment, the tip 15s of the guide casing 15 is grounded on the fuel debris 17, and then the cutting with the boring rod 14 is started. Such an operation is performed by the control means 12 controlling the drive of the drill head 22.

図１４はかかる切削動作を説明する図であり、上述のように設定した傾斜角度を保持するようにドリルヘッド２２によってガイドケーシング１５を原子炉１８内に差し入れ、ガイドケーシング１５の先端１５ｓを燃料デブリ１７に着底させる。この燃料デブリ１７への着底の後、ケーシングロッド１５内にボーリングロッド１４を挿入し、ドリルヘッド２２によってボーリングロッド１４を燃料デブリ１７に到達させる。そして、ドリルヘッド２２を駆動してボーリングロッド１４の先端のビットロッド１６により燃料デブリ１７の切削を開始する。このように燃料デブリ１７にガイドケーシング１５が着底した状態で切削を開始することにより、口切り時のビットロッド１６の躍りを抑制することができるだけなく、ビットロッド１６に荷重をかけたときのボーリングロッド１４の座屈を回避することができ、ボーリングロッド１４のバイブレーションを低減することができる。これにより高強度で物性が一様でない燃料デブリ１７であっても確実に切削することが可能となる。 FIG. 14 is a view for explaining such a cutting operation. The guide casing 15 is inserted into the nuclear reactor 18 by the drill head 22 so as to maintain the inclination angle set as described above, and the tip 15s of the guide casing 15 is fuel debris. 17 to bottom. After bottoming on the fuel debris 17, the boring rod 14 is inserted into the casing rod 15, and the drilling head 22 causes the boring rod 14 to reach the fuel debris 17. Then, the drill head 22 is driven and the cutting of the fuel debris 17 is started by the bit rod 16 at the tip of the boring rod 14. By starting cutting with the guide casing 15 bottoming on the fuel debris 17 in this way, it is possible not only to suppress the jumping of the bit rod 16 at the time of cutting, but also boring when a load is applied to the bit rod 16. The buckling of the rod 14 can be avoided, and the vibration of the boring rod 14 can be reduced. As a result, even the fuel debris 17 having high strength and non-uniform physical properties can be surely cut.

図１６はボーリングロッド１４を継ぎ足す動作を示している。なお、図１６はボーリングロッド１４に代えてガイドケーシング１５にも同様に適用することができる。 FIG. 16 shows the operation of adding the boring rod 14. Note that FIG. 16 can be similarly applied to the guide casing 15 instead of the boring rod 14.

図１６（Ａ）はドリルヘッド２２によってボーリングロッド１４を駆動し、（Ｂ）はボーリングロッド１４の終端に達した状態であり、この状態でロッドクランプ７がボーリングロッド１４をクランプし、ドリルヘッド２２が逆回転してボーリングロッド１４との連結が解除される。その後、（Ｃ）で示すようにドリルヘッド２２は上昇して退避した後、（Ｄ）で示すようにドリルヘッド２２がロッドマガジン４方向にスライドして（Ｅ）、（Ｆ）で示すように新たなボーリングロッド１４をピックアップし、（Ｇ）で示すように新たなボーリングロッド１４を切削線３８上に移動させる。その後、（Ｈ）で示すようにドリルヘッド２２を下降して新たなボーリングロッド１４を先行のボーリングロッド１４にねじ結合させる。ボーリングロッド１４の回収はこれと逆の動作により行われる。 16A shows a state in which the boring rod 14 is driven by the drill head 22, and FIG. 16B shows a state in which the end of the boring rod 14 has been reached. In this state, the rod clamp 7 clamps the boring rod 14, and the drill head 22 Reversely rotates and the connection with the boring rod 14 is released. Thereafter, as shown in (C), the drill head 22 is raised and retracted, and then the drill head 22 slides in the direction of the rod magazine 4 as shown in (D), as shown in (E) and (F). A new boring rod 14 is picked up, and the new boring rod 14 is moved onto the cutting line 38 as shown by (G). Thereafter, as shown by (H), the drill head 22 is lowered and the new boring rod 14 is screwed to the preceding boring rod 14. The boring rod 14 is collected by the reverse operation.

図１７は燃料デブリ１７の切削に用いたビットロッド１６の回収動作を示す。各図においては、正面図及び側面図を並記してある。 FIG. 17 shows the recovery operation of the bit rod 16 used for cutting the fuel debris 17. In each figure, a front view and a side view are shown side by side.

図１７（Ａ）は、ドリルヘッド２２が上昇しドリルヘッド２２が保持したビットロッド１６をロボットアーム５が受け取る動作を示し、ロボットアーム５が起立しロッドクランプ３７がビットロッド１６を掴んでいる。（Ｂ）はその後にドリルヘッド２２が上昇して退避した状態であり、この状態に対し、ビットキャリア６が走行してボーリングマシン２側に移動する。（Ｃ）はロボットアーム５が水平まで伏臥してビットキャリア６のロータ部材４２の凹部４５にビットロッド１６を移した状態であり、その後、ロータ部材４２が上部位置に移動してビットロッド１６をロッドラック４１の上段部分に転がり導入し、ビットロッド１６がロッドラック４１に横並び状に格納される。その後は（Ｄ）で示すように、ビットキャリア６がボーリングマシン２から離れ移動する。 FIG. 17A shows an operation in which the robot arm 5 receives the bit rod 16 held by the drill head 22 while the drill head 22 is raised, and the robot arm 5 stands and the rod clamp 37 holds the bit rod 16. (B) is a state in which the drill head 22 is subsequently lifted and retracted. In this state, the bit carrier 6 travels and moves to the boring machine 2 side. (C) is a state in which the robot arm 5 is lying down horizontally and the bit rod 16 is moved to the recess 45 of the rotor member 42 of the bit carrier 6, and then the rotor member 42 is moved to the upper position and the bit rod 16 is moved. It rolls and introduces into the upper stage part of the rod rack 41, and the bit rod 16 is stored in the rod rack 41 side by side. Thereafter, as indicated by (D), the bit carrier 6 moves away from the boring machine 2.

図１８はビットロッド１６をドリルヘッド２２に供給する動作を示し、各図とも正面図及び側面図を並記してある。 FIG. 18 shows the operation of supplying the bit rod 16 to the drill head 22, and the front view and the side view are shown in each figure.

図１８（Ａ）は、ドリルヘッド２２が上昇しているときにビットキャリア６がボーリングマシン２まで移動した状態であり、ビットキャリア６のロータ部材４２はロッドラック４１からビットロッド１６を受け取ってボーリングマシン２まで移動する。（Ｂ）はその後にロボットアーム５が水平状態となってロータ部材４２からビットロッド１６を受け取った状態であり、ロボットアーム５のロッドクランプ３７がビットロッド１６を受け取って把持する。その後、（Ｃ）で示すように、ロボットアーム５が起立してビットロット１６をドリルヘッド２２の切削線上に移し、この状態で（Ｄ）で示すように、ドリルヘッド２２が下降してビットロッド１６を保持する。 FIG. 18A shows a state in which the bit carrier 6 has moved to the boring machine 2 when the drill head 22 is raised, and the rotor member 42 of the bit carrier 6 receives the bit rod 16 from the rod rack 41 and performs boring. Move to machine 2. (B) shows a state in which the robot arm 5 is in a horizontal state and then receives the bit rod 16 from the rotor member 42, and the rod clamp 37 of the robot arm 5 receives and holds the bit rod 16. Thereafter, as shown in (C), the robot arm 5 stands up to move the bit lot 16 onto the cutting line of the drill head 22, and in this state, as shown in (D), the drill head 22 descends and the bit rod 16 is held.

以上説明したように、この構造のボーリングロボット１は、ドリルヘッド２２を有するトップドライブ式のボーリングマシン２と、ボーリングロッド１４及びガイドケーシング１５を備えるロッドマガジン４と、これらを遠隔で制御する制御手段１２とを備えるため、燃料デブリ１７の切削を無人で行うことができる。又、ガイドケーシング１５の先端１５ｓが燃料デブリ１７に着底した後に、ボーリングロッド１４による切削を開始するため、切削時の躍りを抑制し、ボーリングロッド１４の座屈を避けることができる。このため、高強度で物性が一様でない燃料デブリ１７の切削を行うことが可能となる。 As described above, the boring robot 1 having this structure includes the top drive type boring machine 2 having the drill head 22, the rod magazine 4 including the boring rod 14 and the guide casing 15, and the control means for remotely controlling them. Therefore, the fuel debris 17 can be cut unattended. Further, since the cutting by the boring rod 14 is started after the tip 15s of the guide casing 15 has settled on the fuel debris 17, the jumping at the time of cutting can be suppressed and the buckling of the boring rod 14 can be avoided. For this reason, it becomes possible to cut the fuel debris 17 having high strength and non-uniform physical properties.

１…ボーリングロボット、２…ボーリングマシン、３…ベースマシン、４…ロッドマガジン、５…ロボットアーム、６…ビットキャリア、７…ロッドクランプ、８…ケーシングクランプ、９…ロッドブレーカ、１０…高圧洗浄装置、１２…制御手段、１４…ボーリングロッド、１５…ガイドケーシング、１５ｓ…先端、１６…ビットロッド、１７…燃料デブリ、１８…原子炉、２２…ドリルヘッド、３１…内側ロッド列、３２…外側ロッド列、３６…レイズフレーム、３７…ロッドクランプ、３８…切削線、４１…ロッドラック、４２…ロータ部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boring robot, 2 ... Boring machine, 3 ... Base machine, 4 ... Rod magazine, 5 ... Robot arm, 6 ... Bit carrier, 7 ... Rod clamp, 8 ... Casing clamp, 9 ... Rod breaker, 10 ... High pressure washing device , 12 ... Control means, 14 ... Boring rod, 15 ... Guide casing, 15s ... Tip, 16 ... Bit rod, 17 ... Fuel debris, 18 ... Reactor, 22 ... Drill head, 31 ... Inner rod row, 32 ... Outer rod Row, 36 ... Raise frame, 37 ... Rod clamp, 38 ... Cutting line, 41 ... Rod rack, 42 ... Rotor member

Claims

A top-drive boring machine equipped with a drill head that drives a boring rod to which a bit rod that cuts fuel debris in a nuclear reactor is attached to the tip, and is provided upright, tiltable and pivotable on a self-propelled base machine When,
A rod magazine for holding the boring rod and a plurality of guide casings into which the boring rods are inserted and provided in the boring machine, and supplying and collecting the boring rod and the guide casing to the drill head;
Control means for remotely controlling the drive of the base machine, the drill head, the boring machine and the rod magazine;
The boring robot characterized in that the control means drives the drill head to start cutting by the boring rod after the tip of the guide casing has settled on the fuel debris.

The boring machine further includes a robot arm that holds the bit rod and moves and retracts it on a cutting line of the drill head, and the robot arm is attached with a rod clamp that grips the guide casing and the bit rod and is horizontal. 2. The boring robot according to claim 1, further comprising a raise frame capable of raising and lowering between a position and a vertical position, wherein the control means remotely controls driving of the robot arm.

A plurality of the bit rods are housed, and a self-propelled bit carrier that receives the bit rods from the robot arm and receives the bit rods from the robot arm is further provided, and the control unit remotely controls the running and driving of the bit carrier. The boring robot according to claim 2, wherein:

The said boring machine has a rod clamp and a casing clamp which clamp the said boring rod and the said guide casing so that the cutting line of the said drill head may be met. The boring robot described in 1.

The rod magazine includes a swivelable inner rod row that holds a plurality of boring rods upright along an inner circumference and a swivel outer that holds a plurality of guide casings upright along an outer circumference. The boring robot according to claim 1, further comprising a rod row.

The bit carrier includes a rod rack that stores the bit rods side by side, and a rotor that supplies the bit rods in the rod rack to the robot arm, receives the bit rods from the robot arm, and rolls them into the rod rack. The boring robot according to claim 3, further comprising a member.

The boring robot according to any one of claims 1 to 6, further comprising a high-pressure cleaning device that cleans the bit rod, the boring rod, and the guide casing used for cutting with high-pressure water.

The boring robot according to claim 1, wherein an inclination angle of cutting is set according to a spread amount and a depth of the fuel debris, and the boring rod and the guide casing are driven at the set inclination angle.