JP2023012912A - チルト装置およびアクセス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チルト装置およびアクセス装置において、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保する。【解決手段】支持アームと、チルトアームと、支持アームとチルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、中間部が支持アームまたはチルトアームに案内されて一端部が支持アームとチルトアームのいずれか一方に連結される索条と、支持アームとチルトアームのいずれか他方に設けられて索条の他端部を索条の長手方向に移動することでチルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、放射性物質などの被処理物を処理するための作業機器を処理エリアまで移動するチルト装置、チルト装置を備えるアクセス装置に関するものである。

例えば、原子力発電プラントにて、原子炉格納容器内の炉心燃料が周囲の構造物と一緒に溶融して固化すると、放射性廃棄物としての燃料デブリが発生する。そのため、燃料デブリなどの放射性廃棄物を原子炉格納容器から外部に取り出して処理する必要がある。

放射性廃棄物を回収する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された炉内デブリの回収装置は、原子炉格納容器の外側からペデスタルの開口まで案内装置を配置し、作業機器を案内装置の案内通路を移動してペデスタルの内部に送り込み、作業機器により炉内デブリの回収作業などを行うものである。

特開２０２０－１６００６０号公報

炉内デブリの回収作業などを行う領域は、作業者が侵入することができない空間である。そのため、炉内デブリの回収装置は、高い信頼性が要求される。回収装置における高い信頼性を確保するためには、装置の簡素化や小型化が重要になる。

本開示は、上述した課題を解決するものであり、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保するチルト装置およびアクセス装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示のチルト装置は、支持アームと、チルトアームと、前記支持アームと前記チルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、中間部が前記支持アームまたは前記チルトアームに案内されて一端部が前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか一方に連結される索条と、前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか他方に設けられて前記索条の他端部を前記索条の長手方向に移動することで前記チルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、を備える。

本開示のアクセス装置は、原子炉格納容器の外部からペネトレーションを通して内部の被処理物にアクセスするアクセス装置であって、原子炉格納容器の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置と、前記アライメント装置に支持されると共に複数のアームが長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコ（登録商標）ピック装置と、前記テレスコピック装置の先端部に連結されるチルト装置と、を備える。

本開示のチルト装置およびアクセス装置によれば、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保することができる。

図１は、本実施形態のアクセス装置を表す概略図である。 図２は、アクセス装置における伸長状態を表す側面図である。 図３は、アクセス装置における伸長状態を表す平面図である。 図４は、アライメント装置を表す側面図である。 図５は、アライメント装置を表す平面図である。 図６は、アライメント装置を表す正面図である。 図７は、テレスコピック装置の基端部側を表す側面図である。 図８は、図７のVIII－VIII断面図である。 図９は、図７のIX－IX断面図である。 図１０は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す側面図である。 図１１は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す平面図である。 図１２は、図１０のXII－XII断面図である。 図１３は、図１０のXIII－XIII断面図である。 図１４は、図１０のXIV－XIV断面図である。 図１５は、チルト駆動装置を表す概略図である。 図１６は、放射性廃棄物の回収作業を表すアクセス装置の概略図である。 図１７は、沸騰水型原子炉を表す概略図である。 図１８は、沸騰水型原子炉を表す水平概略図である。

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

＜沸騰水型原子炉＞
本実施形態で適用する原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、軽水を炉心で沸騰させて蒸気を発生させる沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）である。図１７は、沸騰水型原子炉を表す概略図、図１８は、沸騰水型原子炉を表す水平概略図である。

図１７および図１８に示すように、沸騰水型原子炉１００は、原子炉格納容器１０１内に原子炉１０２が格納されて構成される。原子炉格納容器１０１は、原子炉建屋１０３内に設置され、上端部に上蓋１０４が取付けられることで密封される。原子炉格納容器１０１は、内部に形成されたドライウェル１０５と、冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成される複数の圧力抑制室１０６とを有する。ドライウェル１０５は、ベント通路１０７を介して圧力抑制室１０６に連結され、ベント通路１０７の先端部が圧力抑制プールの冷却水中に浸漬される。

原子炉建屋１０３は、原子炉格納容器１０１を支持し、上蓋１０４の上方に複数に分割されて放射線遮へい体として機能する複数のシールドプラグ１０８が配置され、複数のシールドプラグ１０８により原子炉格納容器１０１が密閉保持される。

原子炉１０２は、上蓋１０９が取付けられて構成される原子炉容器１１０、核燃料物質を含む複数の燃料集合体が装荷された炉心１１１、気水分離器１１２、蒸気乾燥器１１３などにより構成される。この場合、炉心１１１、気水分離器１１２、蒸気乾燥器１１３は、原子炉容器１１０内に配置される。原子炉容器１１０は、内部に炉心シュラウド１１４が配置され、炉心１１１を取り囲んでいる。炉心１１１は、内部に複数の燃料集合体が装荷され、この各燃料集合体は、下端部が炉心支持板１１５により支持され、上端部が上部格子板１１６によって保持される。気水分離器１１２は、上部格子板１１６よりも上方に配置され、蒸気乾燥器１１３が気水分離器１１２の上方に配置される。

複数の制御棒１１７は、下方から炉心１１１に挿入されるように配置される。複数の制御棒１１７は、制御棒案内管（図示略）内に配置され、上下方向に移動自在となり、炉心１１１の内部に配置されている燃料集合体間に対して出し入れされて原子炉出力が制御される。制御棒駆動機構１１８は、原子炉容器１１０の下鏡に取付けられており、各制御棒案内管内の制御棒１１７に連結されている。

原子炉容器１１０は、炉心構造物として、前述した炉心１１１だけでなく、気水分離器１１２、蒸気乾燥器１１３、炉心シュラウド１１４、炉心支持板１１５、上部格子板１１６、制御棒１１７などが内部に配置される。

また、原子炉容器１１０は、原子炉格納容器１０１内の底部に設けられたコンクリートマット１１９上に設けられた筒状のペデスタル１２０上に据付けられる。そして、筒状のγ線遮蔽体１２１が、ペデスタル１２０の上端に設置され、原子炉容器１１０の外側を取り囲んでいる。

ところで、原子力発電プラントにて、原子炉容器１１０の内部の炉心１１１などが溶融すると、溶融した燃料など溶融物が原子炉容器１１０の底部に堆積したり、原子炉容器１１０も溶融してコンクリートマット１１９に落下したりする。この場合、原子炉格納容器１０１は、内部に冷却水が供給されることで冷却され、ペデスタル１２０内に冷却水が貯留されることで溶融物が冷却されて固化する。固化した溶融物は、放射性廃棄物Ｍとして調査や回収の対象となる。

放射性廃棄物の処理装置１３０は、原子炉格納容器１０１の内部にある放射性廃棄物（デブリ）Ｍの調査や回収などを行うものである。原子炉建屋１０３は、中央部に原子炉１０２（原子炉容器１１０）を支持する原子炉格納容器１０１が配置され、原子炉格納容器１０１の外側に部屋１３１が設けられる。部屋１３１は、原子炉１０２の正常運転時には、作業者が被ばくすることなく安全に立ち入ることができる空間である。部屋１３１は、コンクリート製の壁部１３２により区画される。部屋１３１は、コンクリート構造壁を貫通して原子炉格納容器１０１内に連通する作業孔１３４が設けられる。

放射性廃棄物の処理装置１３０は、原子炉建屋１０３における部屋１３１に設置される。放射性廃棄物の処理装置１３０は、エンクロージャ２０を有する。エンクロージャ２０は、原子炉格納容器１０１の作業孔（ペネトレーション）１３４に連通管１３５を介して連結される。

＜アクセス装置の構成＞
本実施形態のアクセス装置１０は、原子炉格納容器１０１の外部からペネトレーションとしての作業孔１３４を通して内部の被処理物としての放射性廃棄物Ｍにアクセスするものである。アクセス装置１０は、放射性廃棄物の処理装置１３０を構成する一部である。

図１は、本実施形態のアクセス装置を表す概略図である。

アクセス装置１０は、アライメント装置１１と、テレスコピック装置１２と、チルト装置１３とを備える。チルト装置１３は、先端部に多軸マニピュレータ１４を介して工具１５を装着可能である。ここで、作業機器は、多軸マニピュレータ１４と工具１５である。

アクセス装置１０は、エンクロージャ２０の内部に配置される。エンクロージャ２０は、原子炉格納容器１０１の外側の部屋１３１の床面Ｇに設置される。エンクロージャ２０は、外部空間である部屋１３１と隔離された密閉空間を形成するものである。作業者は、エンクロージャ２０の外部から遠隔操作、または、マニピュレータを用いて内部に配置された各種の機器を操作して作業を行うことができる。エンクロージャ２０は、連通管１３５を介して作業孔１３４に連通する。この場合、エンクロージャ２０と連通管１３５との間、または、連通管１３５に開閉扉を設けることが好ましい。

アライメント装置１１は、エンクロージャ２０の内部で水平方向に沿って移動可能である。アライメント装置１１は、レール部２１と、牽引部２２と、調整機構２３とを有する。

レール部２１は、エンクロージャ２０の内部の床面Ｇに敷設される。レール部２１は、連通管１３５および作業孔１３４に平行で、且つ、平面視で連通管１３５および作業孔１３４と一直線状をなすように配置される。牽引部２２は、レール部２１に移動自在に支持される。牽引部２２は、テレスコピック装置１２の基端部が連結される。牽引部２２は、レール部２１上を移動することで、テレスコピック装置１２を連通管１３５に接近する方向と連通管１３５から離間する方向に移動することができる。調整機構２３は、牽引部２２に対してテレスコピック装置１２の基端部を鉛直方向および牽引部２２の移動方向に直交する水平方向（幅方向）に位置調整可能である。

テレスコピック装置１２は、アライメント装置１１に支持される。テレスコピック装置１２は、アライメント装置１１によりレール部２１の長手方向に移動可能である。テレスコピック装置１２は、複数（本実施形態では、３本）のアーム２４，２５，２６が長手方向に沿って互いに移動自在に連結される。但し、のアームの本数は、３本に限らず、複数本であればよい。基端アーム２４は、基端部がアライメント装置１１に連結される。中間アーム２５は、基端アーム２４に移動自在に支持される。先端アーム２６は、中間アーム２５に移動自在に支持される。アーム２４，２５，２６は、鉛直方向の上方側または下方側が開口するＵ字断面形状をなし、互いに板厚方向に重なり合って配置される。

チルト装置１３は、テレスコピック装置１２の先端部に連結される。チルト装置１３は、チルトアーム２７を有する。チルトアーム２７は、基端部が先端アーム２６の先端部に上下に回動自在に連結される。チルトアーム２７は、先端アーム２６の水平方向に対する鉛直方向の角度を変更可能である。すなわち、チルトアーム２７は、基端部が先端アーム２６に回動自在に支持されており、先端部が自重により下降することで、角度を変更可能である。

チルト装置１３は、先端部に多軸マニピュレータ１４が連結される。多軸マニピュレータ１４は、例えば、７軸駆動であるが、この構成に限定されない。多軸マニピュレータ１４は、先端部に工具１５を装着可能である。工具１５は、例えば、切削工具、研削工具、切断工具などであるが、この構成に限定されない。

＜アクセス装置の作動＞
図２は、アクセス装置における伸長状態を表す側面図、図３は、アクセス装置における伸長状態を表す平面図である。

図１から図３に示すように、アクセス装置１０は、アライメント装置１１を作動することで、テレスコピック装置１２およびチルト装置１３を介して多軸マニピュレータ１４および工具１５を、連通管１３５および作業孔１３４を通して原子炉格納容器１０１の内部に移動することができる。

まず、屈曲状態にある多軸マニピュレータ１４を作動させることで、多軸マニピュレータ１４および工具１５を連通管１３５および作業孔１３４に挿入する。次に、牽引部２２をレール部２１に沿って移動することで、テレスコピック装置１２およびチルト装置１３を連通管１３５および作業孔１３４に挿入する。

続いて、テレスコピック装置１２にて、基端アーム２４に対して中間アーム２５を移動すると共に、中間アーム２５に対して先端アーム２６を移動することで、チルト装置１３を介して多軸マニピュレータ１４および工具１５を原子炉格納容器１０１の内部に移動する。そして、チルト装置１３にて、先端アーム２６に対してチルトアーム２７をチルトさせることで、多軸マニピュレータ１４および工具１５を下降する。その後、多軸マニピュレータ１４を作動して工具１５を所定の位置に移動し、工具１５による各種の加工を実施する。

＜アライメント装置＞
図４は、アライメント装置を表す側面図、図５は、アライメント装置を表す平面図、図６は、アライメント装置を表す正面図である。

図４から図６に示すように、アライメント装置１１は、前述したように、レール部２１と、牽引部２２と、調整機構２３とを有する。

レール部２１は、一対の軌道２１ａを有する。牽引部２２は、下部に一対の支持部２２ａが固定され、一対の支持部２２ａがレール部２１における一対の軌道２１ａに嵌合し、移動自在に支持される。牽引部２２は、幅方向の一方側に駆動部３１が設けられる。駆動部３１は、出力軸に駆動歯車３２が固定される。駆動部３１は、鉛直方向に沿う回転軸心を中心に駆動歯車３２を駆動回転可能である。レール部２１は、幅方向の一方側にレール部２１の長手方向に沿ってラック３３が固定される。ラック３３は、レール部２１の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動部３１は、駆動歯車３２がレール部２１のラック３３に噛み合う。

そのため、駆動部３１を駆動し、駆動歯車３２が正回転すると、駆動歯車３２がラック３３に噛み合った状態で回転し、駆動部３１および駆動歯車３２が搭載された牽引部２２がレール部２１に沿って前進する。一方、駆動部３１を駆動し、駆動歯車３２が逆回転すると、駆動歯車３２がラック３３に噛み合った状態で回転し、駆動部３１および駆動歯車３２が搭載された牽引部２２がレール部２１に沿って後退する。

調整機構２３は、第１調整部２３ａと、第２調整部２３ｂとを有する。第１調整部２３ａは、テレスコピック装置１２の基端部の位置を鉛直方向に沿って調整可能である。第２調整部２３ｂは、テレスコピック装置１２の基端部の位置を水平方向（幅方向）に沿って調整可能である。

牽引部２２は、前部にブラケット３４が固定され、ブラケット３４に一対の鉛直レール３４ａが鉛直方向に沿って固定される。鉛直移動部３５は、ブラケット３４の一対の鉛直レール３４ａに移動自在に支持される。また、鉛直移動部３５は、前部に一対の水平レール３５ａが水平方向（幅方向）に沿って固定される。水平移動部３６は、一対の支持部３６ａが固定され、一対の支持部３６ａが鉛直移動部３５における一対の水平レール３５ａに嵌合し、移動自在に支持される。牽引部２２は、上部に駆動部３７が固定される。駆動部３７は、鉛直方向に沿う回転軸心を中心にねじ軸３８を駆動回転可能である。ねじ軸３８は、鉛直移動部３５に螺合する。牽引部２２は、水平移動部３６に連結部３９が固定される。テレスコピック装置１２は、基端アーム２４の基端部が幅方向に沿う連結軸４０により回動自在に連結される。

そのため、駆動部３７を駆動し、ねじ軸３８が正回転すると、ねじ軸３８が螺合する鉛直移動部３５が上昇し、水平移動部３６を介して基端アーム２４の基端部が上昇する。一方、駆動部３７を駆動し、ねじ軸３８が逆回転すると、ねじ軸３８が螺合する鉛直移動部３５が下降し、水平移動部３６を介して基端アーム２４の基端部が下降する。このとき、水平移動部３６は、基端アーム２４の基端部に追従するように水平方向に移動する。

また、レール部２１は、先端部にサポート部材４１が設けられる。レール部２１は、先端部の上部にブラケット４２が固定され、ブラケット４２の上部に一対の水平レール４２ａが水平方向（幅方向）に沿って固定される。水平移動部４３は、一対の支持部４３ａが固定され、一対の支持部４３ａがブラケット４２における一対の水平レール４２ａに嵌合し、移動自在に支持される。水平移動部４３は、上部に幅方向に沿うナット４４が固定される。駆動部４５は、水平方向（幅方向）に沿う回転軸心を中心にねじ軸４６を駆動回転可能である。駆動部４５は、ねじ軸４６がナット４４に螺合する。

そのため、駆動部３１を駆動することで、牽引部２２がレール部２１に沿って前進または後退するとき、テレスコピック装置１２の基端アーム２４は、下面がサポート部材４１に支持される。このとき、駆動部４５が駆動し、ねじ軸４６を回転することで、ナット４４を介して水平移動部４３を幅方向に移動し、基端アーム２４に対する幅方向の支持位置を調整する。

＜テレスコピック装置＞
図７は、テレスコピック装置の基端部側を表す側面図、図８は、図７のVIII－VIII断面図、図９は、図７のIX－IX断面図、図１０は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す側面図、図１１は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す平面図、図１２は、図１０のXII－XII断面図、図１３は、図１０のXIII－XIII断面図、図１４は、図１０のXIV－XIV断面図である。なお、図８は、テレスコピック装置１２が作業孔１３４で収縮した状態の断面を表し、図９は、テレスコピック装置１２が原子炉格納容器１０１で伸長した状態の断面を表す。

図７から図１２に示すように、テレスコピック装置１２は、基端アーム２４と、中間アーム２５と、先端アーム２６とを有する。基端アーム２４は、基端部がアライメント装置１１に連結され、先端アーム２６は、先端部にチルト装置１３のチルトアーム２７の基端部が連結される。

図７および図８に示すように、作業孔１３４は、円形孔であり、下部の内壁面に半円形状をなす支持板５１が固定される。支持板５１は、左右に支持台５１ａが固定され、左右の支持台５１ａの上部にそれぞれ軌道５１ｂが固定される。基端アーム２４は、所定の長さを有し、矩形の中空断面形状をなす。基端アーム２４は、左右の側部に支持アーム２４ａが固定され、左右の支持アーム２４ａは、支持ローラ２４ｂが装着される。基端アーム２４は、左右の支持アーム２４ａに装着された左右の支持ローラ２４ｂが左右の軌道５１ｂに沿って移動自在に支持されることで、作業孔１３４の内部で移動自在に支持される。

そのため、牽引部２２がレール部２１に沿って前進または後退し、基端アーム２４を移動させるとき、基端アーム２４は、先端部が作業孔１３４の内部で支持されることで、常時安定して移動することができる。

図７から図９に示すように、基端アーム２４は、上部に一対の軌道２４ｃが固定される。中間アーム２５は、所定の長さを有し、鉛直方向の上方が開口したＵ字断面形状をなす。中間アーム２５は、基端アーム２４の上部の内側に配置される。中間アーム２５は、下部に一対の支持部２５ａが固定され、一対の支持部２５ａが基端アーム２４の軌道２４ｃに嵌合し、移動自在に支持される。基端アーム２４は、長手方向の先端部側に駆動部５２が設けられる。駆動部５２は、基端アーム２４に固定されるモータ５２ａを有する。モータ５２ａは、駆動傘歯車５２ｂを基端アーム２４の長手方向に沿う回転軸心を中心に駆動回転可能である。従動傘歯車５２ｃと駆動歯車５２ｄは、基端アーム２４の幅方向に沿う回転軸５２ｅにより基端アーム２４に回転自在に支持される。駆動傘歯車５２ｂは、従動傘歯車５２ｃに噛み合う。中間アーム２５は、下部に中間アーム２５の長手方向に沿ってラック２５ｂが固定される。ラック２５ｂは、中間アーム２５の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動歯車５２ｄは、基端アーム２４に支持された中間歯車５２ｆを介して中間アーム２５のラック２５ｂに噛み合う。

そのため、モータ５２ａを駆動し、駆動傘歯車５２ｂが回転すると、回転力が従動傘歯車５２ｃから回転軸５２ｅを介して駆動歯車５２ｄに伝達され、さらに、中間歯車５２ｆに伝達される。このとき、基端アーム２４に設けられた中間歯車５２ｆは、ラック２５ｂに噛み合った状態で回転し、ラック２５ｂを介して中間アーム２５を長手方向に沿って押し出して移動する。

図１０および図１２に示すように、中間アーム２５は、底部に一対の軌道２５ｃが固定される。先端アーム２６は、所定の長さを有し、鉛直方向の下方が開口したＵ字断面形状をなす。先端アーム２６は、中間アーム２５の内側に配置される。先端アーム２６は、長手方向における所定の位置に下端部同士を連結する連結部材５３が固定される。先端アーム２６は、連結部材５３の下部に一対の支持部２６ａが固定され、一対の支持部２６ａが中間アーム２５の軌道２５ｃに嵌合し、移動自在に支持される。先端アーム２６は、長手方向の基端部に駆動部５４が設けられる。駆動部５４は、駆動部５２とほぼ同様の構成をなす。駆動部５４は、先端アーム２６に固定されるモータ５４ａを有する。モータ５４ａは、駆動傘歯車５４ｂを先端アーム２６の長手方向に沿う回転軸心を中心に駆動回転可能である。従動傘歯車５４ｃと駆動歯車５４ｄは、先端アーム２６の幅方向に沿う回転軸５４ｅにより先端アーム２６に回転自在に支持される。駆動傘歯車５４ｂは、従動傘歯車５４ｃに噛み合う。中間アーム２５は、上部に中間アーム２５の長手方向に沿ってラック２５ｄが固定される。ラック２５ｄは、中間アーム２５の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動歯車５４ｄは、先端アーム２６に支持された中間歯車５４ｆを介して中間アーム２５のラック２５ｄに噛み合う。

そのため、モータ５４ａを駆動し、駆動傘歯車５４ｂが回転すると、回転力が従動傘歯車５４ｃから回転軸５４ｅを介して駆動歯車５４ｄに伝達され、さらに、中間歯車５４ｆに伝達される。このとき、先端アーム２６に設けられた中間歯車５４ｆは、ラック２５ｄに噛み合った状態で回転することで、中間アーム２５に対して先端アーム２６を長手方向に沿って押し出して移動する。

＜チルト装置＞
図１０および図１１に示すように、チルト装置１３は、テレスコピック装置１２の先端部に連結される。チルト装置１３は、チルトアーム２７を有する。チルトアーム２７は、基端部が先端アーム２６の先端部に回動自在に連結される。チルト装置１３は、テレスコピック装置１２の先端アーム２６に対して、チルトアーム２７を傾倒可能である。

チルト装置１３は、先端アーム（支持アーム）２６と、チルトアーム２７と、連結軸６１と、ワイヤロープ（索条）６２と、チルト駆動装置６３とを備える。

図１０および図１１、図１３および図１４に示すように、チルトアーム２７は、所定の長さを有し、鉛直方向の上方が開口したＵ字断面形状をなす。チルトアーム２７は、先端アーム２６の内側に配置される。チルトアーム２７は、基端部に上部側が傾斜するテーパ部２７ａを有する。先端アーム２６とチルトアーム２７とは、長手方向の領域Ｌで重なるように配置される。チルトアーム２８は、テーパ部２７ａの基端部に左右の上端部同士を連結する支持筒２７ｂが設けられる。連結軸６１は、先端アーム２６およびチルトアーム２７の幅方向に沿い、先端アーム２６とチルトアーム２７の支持筒２７ｂを貫通する。そのため、チルトアーム２７は、基端部が先端アーム２６の先端部側に回動自在に支持される。

先端アーム２６は、先端部の上部にシーブ６４が設けられる。シーブ６４は、連結軸６１より先端アーム２６の先端部側に配置される。シーブ６４は、左右のシーブ６４Ａ，６４Ｂを有する。左右のシーブ６４Ａ，６４Ｂは、先端アーム２６の幅方向に並んで配置され、先端アーム２６の幅方向に沿う支持軸７１により先端アーム２６に回転自在に支持される。シーブ６４は、ワイヤロープ６２を案内する。なお、索条は、ワイヤロープ６２に限定されるものではない。索条を、例えば、チェーンにより構成し、シーブ６４に代えてスプロケットを設けてもよい。

チルト駆動装置６３は、先端アーム２６に設けられ、ワイヤロープ６２を長手方向に移動することで、チルトアーム２７の角度を変更可能である。チルト駆動装置６３は、左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂを有する。左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂは、同様の構成であり、先端アーム２６の幅方向に並んで配置される。左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂは、先端部が先端アーム２６の両側にブラケット７２により支持される。左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂは、駆動ロッド７３Ａ，７３Ｂを軸方向（左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂの長手方向）に沿って移動可能である。ワイヤロープ６２は、左右のワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂを有する。左右のワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂは、長手方向の中間部が左右のシーブ６４Ａ，６４Ｂにより移動自在に支持される。左右のワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂは、基端部が駆動ロッド７３Ａ，７３Ｂに連結され、先端部がチルトアーム２７に係止部７４Ａ，７４Ｂを介して連結される。

また、連結軸６１は、先端アーム２６に対してチルトアーム２７を回動自在に支持するものであるが、チルトアーム２７と一体に回動する。先端アーム２６は、先端アーム２６に対するチルトアーム２７の回動位置（回動角度）を検出する回動位置検出器７５が設けられる。回動位置検出器７５は、外周部に歯部を有し、連結軸６１の外周部に設けられた歯部と噛み合って同期回転する。回動位置検出器７５は、連結軸６１と同期回転することで、連結軸６１と一体のチルトアーム２７の回動位置を検出する。なお、チルトアーム２７の上方停止位置と下方停止位置を検出する検出センサを設け、チルトアーム２７を自動停止するように構成してもよい。

そのため、チルト駆動装置６３としての左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂを同期して駆動し、駆動ロッド７３Ａ，７３Ｂを送り出すと、ワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂが送り出され、ワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂの先端部に連結されたチルトアーム２７が連結軸６１を中心に下方に回動する。一方、チルト駆動装置６３としての左右のジャッキ６３Ａ，６３Ｂを同期して駆動し、駆動ロッド７３Ａ，７３Ｂを引き込むと、ワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂが牽引され、ワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂの先端部に連結されたチルトアーム２７が連結軸６１を中心に上方に回動する。

ここで、チルト駆動装置６３について詳細に説明する。図１５は、チルト駆動装置を表す概略図である。

チルト駆動装置６３としてのジャッキ６３Ａ（６３Ｂ）は、ケース８１と、モータ８２と、ねじ軸８３と、移動体８４とを有する。ケース８１は、中空形状をなし、長手方向の一端部にモータ８２が固定される。モータ８２は、出力軸８２ａを有し、先端部がケース８１の内部に延出され、ねじ軸８３が連結される。移動体８４は、ケース８１の内部に配置され、キー８５により長手方向に沿って移動自在に支持される。移動体８４は、円筒形状をなし、内面にめねじ部８４ａが設けられる。ねじ軸８３は、移動体８４のめねじ部８４ａに螺合する。また、移動体８４は、駆動ロッド７３Ａ（７３Ｂ）が固定され、駆動ロッド７３Ａ（７３Ｂ）は、ワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂが連結される。ここで、モータ８２の回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部は、ねじ軸８３と移動体８４とにより構成される。

そのため、モータ８２が駆動すると、ねじ軸８３が回転する。ねじ軸８３が回転すると、ねじ軸８３にめねじ部８４ａを介して螺合する移動体８４がキー８５により軸方向に移動する。すると、移動体８４に駆動ロッド７３Ａ（７３Ｂ）を介して連結されたワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂが軸方向に移動する。

なお、チルト駆動装置６３としてのジャッキ６３Ａ（６３Ｂ）は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、ねじ軸８３と移動体８４との間に遊星歯車機構などの減速機構を介在させてもよい。また、チルト駆動装置６３としてのジャッキ６３Ａ（６３Ｂ）を、例えば、油圧シリンダにより構成し、油圧サーボポンプにより作動するように構成してもよい。

本実施形態のアクセス装置１０は、エンクロージャ２０からテレスコピック装置１２、チルト装置１３、多軸マニピュレータ１４まで、電力ケーブルや制御ケーブルなどが延出される。この場合、エンクロージャ２０からテレスコピック装置１２を介してチルト装置１３のチルト駆動装置６３までは、先端アーム２６の内側の空間部に電力ケーブルや制御ケーブルなどを配置すればよい。また、エンクロージャ２０からテレスコピック装置１２およびチルト装置１３を介して多軸マニピュレータ１４までは、中間アーム２５と先端アーム２６との間の空間部に電力ケーブルや制御ケーブルなどを配置すればよい。この場合、チルト駆動装置６３が上述した構成であることから、小型化が可能となり、電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置スペースを確保できる。

＜放射性廃棄物の回収作業＞
図１６は、放射性廃棄物の回収作業を表すアクセス装置の概略図である。

図１６に示すように、原子炉格納容器１０１は、壁部に作業孔１３４が設けられ、作業孔１３４は、連通管１３５を介してエンクロージャ２０（図１参照）に連結される。ペデスタル１２０は、壁部に作業孔１４１が形成される。原子炉格納容器１０１の作業孔１３４（連通管１３５）とペデスタル１２０の作業孔１４１との間にスロープ１４２が設置される。但し、本実施形態の放射性廃棄物の処理装置１３０を適用した場合、スロープ１４２がなくてもよい。また、原子炉１０２におけるドライウェル１０５のコンクリートマット１１９上に放射性廃棄物Ｍが存在する。このような状態にて、アクセス装置１０を用いて多軸マニピュレータ１４および工具１５を連通管１３５、作業孔１３４，１４１からドライウェル１０５に延出し、放射性廃棄物Ｍの回収作業を行う。

図１に示すように、アクセス装置１０は、エンクロージャ２０の内部に配置され、作業者は、エンクロージャ２０の外部から遠隔でアクセス装置１０を操作する。まず、屈曲状態にある多軸マニピュレータ１４を作動させ、多軸マニピュレータ１４および工具１５を連通管１３５および作業孔１３４に挿入する。次に、牽引部２２をレール部２１に沿って移動することで、テレスコピック装置１２およびチルト装置１３を連通管１３５および作業孔１３４に挿入する。

図２に示すように、続いて、テレスコピック装置１２にて、基端アーム２４に対して中間アーム２５を前進させると共に、中間アーム２５に対して先端アーム２６を前進させ、チルト装置１３を介して多軸マニピュレータ１４および工具１５を原子炉格納容器１０１の内部に移動する。図１６に示すように、アクセス装置１０は、テレスコピック装置１２、チルト装置１３、多軸マニピュレータ１４に照明やカメラが装着されており、作業者は、カメラが撮影した映像を見ながら、チルト装置１３や多軸マニピュレータ１４を操作する。

多軸マニピュレータ１４および工具１５が原子炉格納容器１０１の内部に移動すると、チルト装置１３にて、先端アーム２６に対してチルトアーム２７を傾倒して多軸マニピュレータ１４および工具１５を下降させる。そして、テレスコピック装置１２やチルト装置１３を作動させることで、多軸マニピュレータ１４および工具１５を作業孔１４１を通過させる。その後、多軸マニピュレータ１４を作動して工具１５を所定の位置に移動し、工具１５による放射性廃棄物Ｍに対する各種の加工を実施する。

［実施形態の作用効果］
第１の態様に係るチルト装置は、先端アーム（支持アーム）２６と、チルトアーム２７と、先端アーム２６とチルトアーム２７とを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸６１と、中間部が先端アーム２６またはチルトアーム２７に案内されて一端部が先端アーム２６とチルトアーム２７のいずれか一方に連結されるワイヤロープ（索条）６２と、先端アーム２６とチルトアーム２７のいずれか他方に設けられてワイヤロープ６２の他端部をワイヤロープ６２の長手方向に移動することでチルトアーム２７の角度を変更可能なチルト駆動装置６３とを備える。

本実施形態では、ワイヤロープ６２を先端アーム２６で案内し、一端部をチルトアーム２７に連結し、チルト駆動装置６３を先端アーム２６に設け、ワイヤロープ６２の他端部を長手方向に移動可能としている。但し、ワイヤロープ６２をチルトアームで案内してもよい。また、ワイヤロープ６２の一端部を先端アーム２６に連結し、チルト駆動装置６３をチルトアーム２７に設け、ワイヤロープ６２の他端部を長手方向に移動可能としてもよい。さらに、２組のワイヤロープ６２Ａ，６２Ｂおよびジャッキ（チルト駆動装置）６３Ａ，６３Ｂのうち、ワイヤロープ６２Ａの一端部をチルトアーム２７に連結し、ジャッキ６３Ａを先端アーム２６に設け、ワイヤロープ６２Ｂの一端部を先端アーム２６に連結し、ジャッキ６３Ｂをチルトアーム２７に設け、ジャッキ６３Ａ，６３Ｂを同期駆動するように構成してもよい。

第１の態様に係るチルト装置によれば、先端アーム２６とチルトアーム２７とを連結軸６１により回動自在に連結し、先端アーム２６とチルトアーム２７のいずれか他方にチルト駆動装置６３を設け、ワイヤロープ６２を長手方向に移動することで、チルトアーム２７の角度を変更可能としている。すなわち、チルト駆動装置６３がワイヤロープ６２を長手方向に移動することで、チルトアーム２７の角度を変更することができる。そのため、チルト駆動装置６３の簡素化および小型化を図ることができる。また、チルト駆動装置６３がワイヤロープ６２を介してチルトアーム２７を支持する支持力が小さくなり、負荷を低減することで高い信頼性を確保することができる。

一般に、先端アーム２６に対してチルトアーム２７をチルト可能に連結する場合、連結部にモータなどの駆動部を設ける。しかし、この構造では、駆動部がチルトアーム２７の基端部を支持する片持ち構造となり、駆動部は、大きな出力トルクが必要になり、大型化してしまう。駆動部が大型化すると、先端アーム２６側からチルトアーム２７側に通す電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置スペースがなくなり、電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置が困難となる。その結果、信頼性も低下してしまう。

第２の態様に係るチルト装置は、ワイヤロープ６２およびチルト駆動装置６３を、先端アーム２６またはチルトアーム２７の水平方向に複数組並んで配置する。これにより、チルト装置１３の多重化を図ることができ、信頼性を向上することができる。

第３の態様に係るチルト装置は、チルト駆動装置６３として、モータ８２と、モータ８２の回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部としてのねじ軸８３および移動体８４と、駆動力変換部により変換された直線移動力により軸方向に移動可能な駆動ロッド７３とを設け、駆動ロッド７３の先端部にワイヤロープ６２の基端部を連結する。これにより、チルト駆動装置６３における幅方向の寸法を小さくすることができ、チルト駆動装置６３と先端アーム２６またはチルトアーム２７との間に電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置する空間部を確保することができる。

第４の態様に係るチルト装置は、先端アーム２６またはチルトアーム２７に、連結軸６１より先端部側にワイヤロープ６２を案内するシーブ６４を水平方向に沿う支持軸７１により回転自在に設ける。これにより、ワイヤロープ６２を安定して案内することができ、チルトアーム２７の作動性を向上することができる。

第５の態様に係るチルト装置は、先端アーム２６を鉛直方向の下方側が開口するＵ字断面形状とし、チルトアーム２７を鉛直方向の上方側が開口するＵ字断面形状とし、先端アーム２６の内部にチルトアーム２７を配置する。これにより、先端アーム２６とチルトアーム２７を効率良く配置することで、小型化を可能とすることができる。

第６の態様に係るチルト装置は、先端アーム２６に対するチルトアーム２７の回動位置を検出する回動位置検出器７５を設ける。これにより、チルトアーム２７の回動位置を常時把握することができ、操作性を向上させることができる。

第７の態様に係るチルト装置は、先端アーム２６およびチルトアーム２７を原子炉格納容器１０１の作業孔（ペネトレーション）１３４を通過可能とする。これにより、例えば、放射性廃棄物Ｍの回収装置に適用することができる。

第８の態様に係るアクセス装置は、原子炉格納容器１０１の外部から作業孔（ペネトレーション）１３４を通して内部の放射性廃棄物（被処理物）Ｍにアクセスするアクセス装置１０であって、原子炉格納容器１０１の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置１１と、アライメント装置１１に支持されると共に複数のアーム２４，２５，２６が長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコピック装置１２と、テレスコピック装置１２の先端部に連結されるチルト装置１３とを備える。

第８の態様に係るアクセス装置によれば、アライメント装置１１によりテレスコピック装置１２およびチルト装置１３を作業孔１３４から原子炉格納容器１０１に移動することができ、テレスコピック装置１２によりチルト装置１３を原子炉格納容器１０１の所望の位置に移動することができ、チルト装置１３により多軸マニピュレータ１４および工具１５を下降することができ、作業性を向上することができる。また、チルト装置１３の簡素化および小型化を図ることができると共に、高い信頼性を確保することができる。

第９の態様に係るアクセス装置は、アライメント装置１１として、原子炉格納容器１０１の外部に敷設されたレール部２１と、レール部２１に移動自在に支持されると共にテレスコピック装置１２の基端部が連結される牽引部２２と、牽引部２２に対してテレスコピック装置１２の基端部を鉛直方向および牽引部２２の移動方向に直交する水平方向に位置調整可能な調整機構２３とを設ける。これにより、テレスコピック装置１２およびチルト装置１３を安定して移動することができる。

第１０の態様に係るアクセス装置は、複数のアーム２４，２５，２６を鉛直方向の上方側または下方側が開口するＵ字断面形状とし、互いに板厚方向に重なり合って配置する。これにより、複数のアーム２４，２５，２６を効率良く配置することで、小型化を可能とすることができる。

第１１の態様に係るアクセス装置は、チルト装置１３の先端部に多軸マニピュレータ１４を介して工具１５を装着可能である。これにより、各種の作業を効率良く実施することができる。

なお、上述した実施形態では、チルト装置１３を放射性廃棄物Ｍに対してアクセスするアクセス装置１０に適用して説明したが、この構成に限定されるものではない。放射性廃棄物Ｍ以外の被処理物を処理する処理装置に適用することもできる。

１０ アクセス装置
１１ アライメント装置
１２ テレスコピック装置
１３ チルト装置
１４ 多軸マニピュレータ
１５ 工具
２０ エンクロージャ
２１ レール部
２２ 牽引部
２３ 調整機構
２３ａ 第１調整部
２３ｂ 第２調整部
２４ 基端アーム
２５ 中間アーム
２６ 先端アーム（支持アーム）
２７ チルトアーム
３１ 駆動部
３２ 駆動歯車
３３ ラック
３４ ブラケット
３５ 鉛直移動部
３６ 水平移動部
３７ 駆動部
３８ ねじ軸
３９ 連結部
４０ 連結軸
４１ サポート部材
４２ ブラケット
４３ 水平移動部
４４ ナット
４５ 駆動部
４６ ねじ軸
５１ 支持板
５２ 駆動部
５３ 連結部材
５４ 駆動部
６１ 連結軸
６２，６２Ａ，６２Ｂ ワイヤロープ（索条）
６３ チルト駆動装置
６３Ａ，６３Ｂ ジャッキ
６４，６４Ａ，６４Ｂ シーブ
７１ 支持軸
７２ ブラケット
７３Ａ，７３Ｂ 駆動ロッド
７４Ａ，７４Ｂ 係止部
７５ 回動位置検出器
１００ 沸騰水型原子炉
１０１ 原子炉格納容器
１０２ 原子炉
１０３ 原子炉建屋
１３４ 作業孔（ペネトレーション）
１３５ 連通管
Ｍ 放射性廃棄物

Claims (11)

1. 支持アームと、
   チルトアームと、
   前記支持アームと前記チルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、
   中間部が前記支持アームまたは前記チルトアームに案内されて一端部が前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか一方に連結される索条と、
   前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか他方に設けられて前記索条の他端部を前記索条の長手方向に移動することで前記チルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、
   を備えるチルト装置。
2. 前記索条および前記チルト駆動装置は、前記支持アームまたは前記チルトアームの水平方向に複数組並んで配置される、
   請求項１に記載のチルト装置。
3. 前記チルト駆動装置は、モータと、前記モータの回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部と、前記駆動力変換部により変換された直線移動力により軸方向に移動可能な駆動ロッドとを有し、前記駆動ロッドの先端部に前記索条の基端部が連結される、
   請求項１または請求項２に記載のチルト装置。
4. 前記支持アームまたは前記チルトアームは、前記連結軸より先端部側に索条を案内するシーブが水平方向に沿う支持軸により回転自在に設けられる、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチルト装置。
5. 前記支持アームは、鉛直方向の下方側が開口するＵ字断面形状をなし、前記チルトアームは、鉛直方向の上方側が開口するＵ字断面形状をなし、前記支持アームの内部に前記チルトアームが配置される、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のチルト装置。
6. 前記支持アームに対する前記チルトアームの回動位置を検出する回動位置検出器が設けられる、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のチルト装置。
7. 前記支持アームおよび前記チルトアームは、原子炉格納容器のペネトレーションを通過可能である、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のチルト装置。
8. 原子炉格納容器の外部からペネトレーションを通して内部の被処理物にアクセスするアクセス装置であって、
   原子炉格納容器の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置と、
   前記アライメント装置に支持されると共に複数のアームが長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコピック装置と、
   前記テレスコピック装置の先端部に連結される請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のチルト装置と、
   を備えるアクセス装置。
9. 前記アライメント装置は、原子炉格納容器の外部に敷設されたレール部と、前記レール部に移動自在に支持されると共に前記テレスコピック装置の基端部が連結される牽引部と、前記牽引部に対して前記テレスコピック装置の基端部を鉛直方向および前記牽引部の移動方向に直交する水平方向に位置調整可能な調整機構とを有する、
   請求項８に記載のアクセス装置。
10. 前記複数のアームは、鉛直方向の上方側または下方側が開口するＵ字断面形状をなし、互いに板厚方向に重なり合って配置される、
    請求項８または請求項９に記載のアクセス装置。
11. 前記チルト装置は、先端部に多軸マニピュレータを介して工具を装着可能である、
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のアクセス装置。

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