JP2023058872A - 切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーソー工具で乾式切断を行う場合に切削屑の飛散を抑制する切断装置を提供することを目的とする。【解決手段】切断装置１は、熱遮蔽壁１０５を間に挟んで配置される一対の切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔを保持するフレーム９と、切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔ同士の間で熱遮蔽壁１０５を貫通して走行するワイヤーソー工具２１と、フレーム９をワイヤーソー工具２１の走行方向に交差する方向に移動させるためのウインチ２７と、フレーム９に設けられ、ワイヤーソー工具２１よりもフレーム９の移動方向の後方に配置され、ワイヤーソー工具２１で形成される切断溝１０５ｊ内で移動方向に交差する方向に延在する防塵部材３１と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、切断装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の切断装置が知られている。この切断装置は、切断対象物の周囲に巻き付けるようにワイヤーソー工具を配置し、ワイヤーソー工具を走行させながらラックピニオン機構によってワイヤーソー工具を付勢し引っ張ることによって切断対象物を切断するものである。

特開平5-256031号公報

この種の切断装置においては、切削屑の飛散を防止するために切断部に注水しながら行う湿式切断が一般的である。しかし、環境によっては水が使用できず乾式切断を行わざるを得ない場合もある。そこで、本発明は、ワイヤーソー工具で乾式切断を行う場合に切削屑の飛散を抑制する切断装置を提供することを目的とする。

本発明の切断装置は、切断対象物を間に挟んで配置される一対のプーリを保持するフレームと、プーリ同士の間で切断対象物を貫通して走行するワイヤーソー工具と、フレームをワイヤーソー工具の走行方向に交差する方向に移動させるフレーム駆動部と、フレームに設けられ、ワイヤーソー工具よりもフレームの移動方向の後方に配置され、ワイヤーソー工具で形成される切断溝内で移動方向に交差する方向に延在する防塵部材と、を備える。

上記防塵部材は、切断溝の両方の内側面上を摺動するブラシ材であることとしてもよい。本発明の切断装置は、切断対象物の表面のうちワイヤーソー工具の走行方向の前方側の表面に沿って配置されワイヤーソー工具と防塵部材との間の切断溝に対面する集塵口を有する集塵部を更に備える、こととしてもよい。

本発明の切断装置は、切断対象物である鉛直の円筒状の構造物を水平な断面で切断するための切断装置であって、構造物の円筒壁の水平な上端面に設けられた円環状のガイドレールと、円筒壁を跨ぐように配置されるフレームを有しガイドレール上を移動するフレーム台車と、フレームに保持され円筒壁を間に挟んで構造物の径方向に並ぶ一対のプーリと、プーリ同士の間で円筒壁を貫通して径方向に走行するワイヤーソー工具と、フレームに設けられ、ワイヤーソー工具よりもフレーム台車の移動方向の後方に配置され、ワイヤーソー工具で形成される切断溝内で径方向に延在する防塵部材と、を備える。また、上記構造物が、原子炉の圧力容器を囲むための熱遮蔽壁であってもよい。

本発明によれば、ワイヤーソー工具で乾式切断を行う場合に切削屑の飛散を抑制する切断装置を提供することができる。

本実施形態の切断装置が適用される原子炉建屋の要部を示す断面図である。 切断装置の設置状態を示す分解斜視図である。 熱遮蔽壁の切断処理中における切断部近傍を拡大して示す斜視図である。 （ａ）は、切断処理中における熱遮蔽壁を示す水平断面図であり、（ｂ）は、その鉛直断面図であり、（ｃ）は、ブラシ材の一例の一部を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る切断装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の切断装置が適用されるBWR型（沸騰水型）原子力発電所の原子炉建屋１０１の要部を示す断面図である。図１に示されるように、原子炉建屋１０１は、平面視円形の原子炉圧力容器(RPV)１０３と、圧力容器１０３の周囲を囲む円筒状の熱遮蔽壁(RSW)１０５と、熱遮蔽壁１０５の周囲を更に囲む生体遮蔽体(BSW)１０７と、熱遮蔽壁１０５を支持するペデスタル(RPV)１０９と、を備えている。更に原子炉建屋１０１の天井には天井クレーン１１１が設けられている。

切断装置１は、この原子炉建屋１０１の廃止解体時に適用され、圧力容器１０３が撤去された後に熱遮蔽壁１０５を水平な断面で切断するものである。熱遮蔽壁１０５は、例えば、直径約７～８ｍ、高さ約１４ｍ、壁厚約０．７ｍといったサイズで鉛直な円筒状をなす構造物である。熱遮蔽壁１０５は、Ｉ型鋼と鋼板による鋼構造に遮蔽コンクリート又はモルタルを充填した構造をなすので、熱遮蔽壁１０５の切断にはコンクリートと鋼材とを同時に切断できる乾式ワイヤーソー工法が用いられる。生体遮蔽体１０７は、熱遮蔽壁１０５から約１．４～１．５ｍの隙間をあけて当該熱遮蔽壁１０５の周囲を囲んでいる。

詳細は後述するが、切断装置１を用いた切断方法では、熱遮蔽壁１０５の上端部が、切断装置１によって水平に切断されてリング状の切片として分断され、分断された切片は、生体遮蔽体１０７の上面に設けられたオペレーションフロア１１５まで天井クレーン１１１を用いて移動される。そして、オペレーションフロア１１５においては、この切片の更なる細断や容器収納といった処理が実行される。このような作業が繰り返されることで、熱遮蔽壁１０５は上部から下部まで例えば１０分割程度の切片に分断され、各切片がオペレーションフロア１１５で順次処理され、熱遮蔽壁１０５の解体が完了する。

図２は、切断装置１の設置状態を示す分解斜視図であり、図３は熱遮蔽壁１０５の切断処理中における切断部近傍を拡大して示す斜視図である。図に示されるように、切断装置１は、２本のガイドレール３と、ガイドレール３上を移動しながら熱遮蔽壁１０５を切断する移動切断部５と、を備えている。熱遮蔽壁１０５の上端面１０５ｈは円環状の水平面をなし、ガイドレール３は上端面１０５ｈ上に敷設される。２本のガイドレール３は、上端面１０５ｈの周方向全周に亘って平行に延在し同心の円環状をなしている。ガイドレール３は、例えば円弧状に湾曲された複数のＨ鋼で構成されている。

このガイドレール３上に移動切断部５が載置される。移動切断部５はガイドレール３上を移動可能なフレーム台車７を備え、フレーム台車７は熱遮蔽壁１０５を跨ぐ門型のフレーム９を有している。フレーム９は、例えば複数のＨ鋼や角パイプ等を組み合わせて構成されている。フレーム９の下面の例えば４箇所にレール受け部１１が設けられている。各レール受け部１１は、ガイドレール３に係合し当該ガイドレール３上をスライド可能に構成されている。このレール受け部１１の構成によりフレーム台車７はガイドレール３上を周方向に移動可能である。更にフレーム９は、レール受け部１１よりも更に下方に延び出す２本のアーム１３，１３を有している。フレーム台車７のフレーム９は、２本のアーム１３，１３で熱遮蔽壁１０５の上端面１０５ｈを跨ぐように設置される。すなわち、２本のアーム１３，１３が、熱遮蔽壁１０５の円筒壁１０５ｋを壁厚方向に挟むように配置される。

移動切断部５は更に、フレーム９に取付けられた複数のプーリ１７と、各プーリ１７に架け渡されたワイヤーソー工具２１と、を備えている。ワイヤーソー工具２１は、各プーリ１７に順次架け渡されており、各プーリ１７を順次繋ぐ所定の軌道で無端状に延在している。詳細は後述するが、切断処理時においては、ワイヤーソー工具２１の一部分が、円筒壁１０５ｋを壁厚方向に貫通して当該円筒壁１０５ｋの径方向に延びる。複数のプーリ１７のうちの１つはモータ２３に取付けられた駆動プーリ１７Ａである。モータ２３を駆動源として駆動プーリ１７Ａが回転されることで、ワイヤーソー工具２１は各プーリ１７にガイドされながら前述の所定の軌道で走行する。

また、複数のプーリ１７には一対の切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔが含まれている。切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔは、フレーム９の各アーム１３，１３の下端にそれぞれ設けられている。切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔは、ガイドレール３よりも例えば１．５ｍ程度低い位置で、互いの間に円筒壁１０５ｋを径方向に挟むように、ほぼ同じ高さの位置に配置される。ワイヤーソー工具２１の一部分は、上記の切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔ同士の間に架け渡され、前述したように円筒壁１０５ｋ内を壁厚方向に貫通し当該円筒壁１０５ｋの径方向に延びる。このように切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔ同士の間に架け渡されるワイヤーソー工具２１の部分を、以下では「切削部２１ａ」と呼ぶ。移動切断部５がガイドレール３上に設置された際には、壁厚方向に貫通する貫通穴（図示せず）が円筒壁１０５ｋに形成され、切削部２１ａが当該貫通穴に挿通されて切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔの間に架け渡される。

移動切断部５は、前述のようにガイドレール３上を周方向に移動するために、フレーム９に設けられたウインチ２７（フレーム駆動部）を備えている。ウインチ２７からウインチワイヤー２７ａが伸ばされ、ウインチワイヤー２７ａの先端が移動方向前方の位置でガイドレール３に固定される。例えばここでは、ガイドレール３にアイボルト（図示せず）が取付けられ、ウインチワイヤー２７ａの先端に設けられたフック（図示せず）が上記アイボルトに引っ掛けられるようにしてもよい。この状態でウインチ２７がウインチワイヤー２７ａを巻き取ることにより、移動切断部５全体がガイドレール３上を周方向に移動する。図３の例では、移動切断部５は図の右向きに移動する。

移動切断部５は更に、２本のアーム１３，１３の下端同士を直線的に繋ぐように設置された棒状の防塵部材３１を備えている。防塵部材３１は、切削部２１ａと同じ高さの位置において熱遮蔽壁１０５の径方向に延在している。防塵部材３１は、切削部２１ａから見て、移動切断部５の移動方向の後方に位置している。詳細は後述するが、防塵部材３１は、熱遮蔽壁１０５の切断処理中において、切削部２１ａに後方から追従するように切断溝１０５ｊ内を移動する。なお、防塵部材３１の延在方向は、切削部２１ａと平行であってもよい。

また、移動切断部５は更に、熱遮蔽壁１０５の切断処理で発生する切削屑を吸引する集塵ダクト３３（集塵部）を備えている。集塵ダクト３３は、外周側のアーム１３の下端に設けられ、外周側の切削用プーリ１７Ｔと、熱遮蔽壁１０５の外周面と、の間に配置されている。集塵ダクト３３は、熱遮蔽壁１０５の外周面に対面するように開口された集塵口３３ａを有している。この集塵口３３ａは切削部２１ａと防塵部材３１との間の切断溝１０５ｊに対面し、熱遮蔽壁１０５の外周面に対して僅かに隙間をあけて位置している。なお、集塵ダクト３３は、フレーム９上に設けられた集塵機本体３５に対して図示しない送塵ダクトを通じて接続されており、集塵ダクト３３で吸引された切削屑は、上記送塵ダクトを通じて集塵機本体３５に送られ回収される。

続いて、図２～図４を参照しながら、上述のような切断装置１により実行される熱遮蔽壁１０５の切断処理について説明する。図４（ａ）は、切断処理中における熱遮蔽壁１０５の切削部２１ａ近傍を拡大して示す水平断面図であり、図４（ｂ）は、その鉛直断面図である。図４（ａ）におけるb-b断面図が図４（ｂ）であり、図４（ｂ）におけるa-a断面図が図４（ａ）である。まず、図２に示されるように、熱遮蔽壁１０５の上端面１０５ｈ上にガイドレール３が敷設される。そして、敷設されたガイドレール３上に移動切断部５が上端面１０５ｈを跨ぐように設置される。ここでは、４つのレール受け部１１がそれぞれガイドレール３に係合する。この設置のとき、移動切断部５にはワイヤーソー工具２１はまだ装着されていない。上記のガイドレール３の敷設及び移動切断部５の設置は、例えば、天井クレーン１１１（図１）を用いてガイドレール３及び移動切断部５を上端面１０５ｈに吊り降ろす等の工程を経て行われる。

続いて、移動切断部５にワイヤーソー工具２１が装着される。このとき、ワイヤーソー工具２１の切削部２１ａは、円筒壁１０５ｋを壁厚方向に貫通する貫通穴に挿通されて切削用プーリ１７Ｔ，１７Ｔの間に架け渡される。上記貫通穴は、ワイヤーソー工具２１を装着する直前にコアマシーンを用いて設けられてもよいし、事前に設けられていてもよい。また、移動切断部５のウインチ２７のウインチワイヤー２７ａが、ガイドレール３上の前方に位置するアイボルトに接続される。

上記のように移動切断部５が設置された後、当該移動切断部５のモータ２３が駆動されワイヤーソー工具２１が駆動される。ワイヤーソー工具２１の切削部２１ａは、円筒壁１０５ｋ内を壁厚方向に貫通して走行し、円筒壁１０５ｋの内周側から外周側に向かう方向に走行する。更に、ウインチ２７が駆動されると、図３及び図４（ａ），（ｂ）に示されるように、ワイヤーソー工具２１の切削部２１ａが熱遮蔽壁１０５を切削しながら、移動切断部５全体がガイドレール３上を周方向に移動していく。そうすると、切削部２１ａの後方に切断溝１０５ｊが水平に形成されていく。そして、防塵部材３１を設置可能な位置まで切断溝１０５ｊが伸びたところで、切断溝１０５ｊ内に防塵部材３１が挿通され、フレーム９のアーム１３，１３の下端同士の間に防塵部材３１が架け渡されるように設置される。この後、防塵部材３１は、図３及び図４に示されるように、切削部２１ａに後方から追従するように切断溝１０５ｊ内を移動する。

また上記の切断の進行中においては、切削部２１ａ近傍で発生する切削屑が切断溝１０５ｊを介して集塵ダクト３３で吸引回収される。また、切断溝１０５ｊが重力で押し潰されることを防止するために、切断の進行に伴って、楔状のスペーサ（図示せず）が切断溝１０５ｊ内に適宜挿入されていく。このような切断が進行し、ウインチ２７のウインチワイヤー２７ａを掛け替えながら移動切断部５が上端面１０５ｈ上を一周したところで、ワイヤーソー工具２１の高さ位置の水平面を境界として熱遮蔽壁１０５が上下に分断される。

その後、熱遮蔽壁１０５の分断された切片は、天井クレーン１１１（図１）を用いて吊り上げられオペレーションフロア１１５（図１）に移動される。このとき、切片上のガイドレール３及び移動切断部５は、切片上に設置された状態で当該切片と一緒にオペレーションフロア１１５に移動されてもよい。ガイドレール３及び移動切断部５は、切片から取り外された後、再び前述のように熱遮蔽壁１０５の上端面１０５ｈ上に設置される。なお、この上端面１０５ｈは、熱遮蔽壁１０５から切片を除去した後に現れた上端面である。その一方、オペレーションフロア１１５においては、熱遮蔽壁１０５の切片の更なる処理が行われる。以上のような処理が繰り返されることで、熱遮蔽壁１０５は上部から下部まで例えば１０分割程度の切片に分断され、切片がオペレーションフロア１１５で順次処理されて、熱遮蔽壁１０５の解体が完了する。

続いて、切断装置１による作用効果について説明する。通常の構造物の切断であれば、切削屑の飛散を防止するために切断部に注水しながら湿式切断を行うことも考えられる。しかしながら、原子炉建屋１０１の熱遮蔽壁１０５は放射化されているので、熱遮蔽壁１０５の湿式切断を行えば放射性汚染水が発生し当該汚染水の処理負担が大きい。従って、熱遮蔽壁１０５の切断では乾式切断を行うことが好ましい。乾式切断では切削屑が飛散しやすいという問題があり、特に、熱遮蔽壁１０５の切断にあっては放射性の切削屑が発生するので、切削屑の飛散防止の必要性が高い。

切断装置１による上記の切断処理では、切削屑は、切断溝１０５ｊの前端に位置する切削部２１ａで発生し、切断溝１０５ｊ内を通過して熱遮蔽壁１０５の外部に飛散しようとする。しかしながら、切断装置１では、切削部２１ａの直ぐ後方に防塵部材３１が存在し、防塵部材３１は切断溝１０５ｊ内において壁厚方向全体に亘って延在している。従って、防塵部材３１の存在により切断溝１０５ｊ内での切削屑の通り路が狭くなり、その結果、切断溝１０５ｊの前端で発生した切削屑は、切断溝１０５ｊ内において防塵部材３１よりも後方には移動し難い。また、切削部２１ａと防塵部材３１との間には、熱遮蔽壁１０５の外周面に近接し切断溝１０５ｊに対面するように集塵ダクト３３の集塵口３３ａが存在している。

上記構成により、切断処理中における切断溝１０５ｊ内の切削屑の多くは、切削部２１ａと防塵部材３１と集塵口３３ａとで三方囲まれた領域内にほぼ閉じ込められ、集塵ダクト３３の吸引力により集塵口３３ａから吸引され集塵機本体３５に回収される。従って、熱遮蔽壁１０５の外部に飛散する切削屑が低減される。これにより、切断装置１を覆う飛散防止の養生シートの設置を省略することも可能になる。また、広範囲に飛散した切断屑を回収するといった処理を省略することも可能になる。

なお、熱遮蔽壁１０５の内周面側にも集塵ダクト３３と同様の集塵ダクトを更に設けて、切削屑を閉じ込める上記の領域を四方囲むようにしてもよい。但し、ワイヤーソー工具２１の切削部２１ａは、円筒壁１０５ｋの内周側から外周側に向かう方向に走行するので、切削屑は熱遮蔽壁１０５の外周面側に多く飛散する傾向があると考えられる。すなわち、熱遮蔽壁１０５の内周面側に飛散する切削屑は比較的少ないと考えられるので、上記のような内周面側の集塵ダクトが存在しなくてもよい。

上記のような作用効果を効率的に得るためには、防塵部材３１が切断溝１０５ｊ内の切削屑を可能な限り後方に漏洩させないことが重要である。従って、防塵部材３１は、切断溝１０５ｊの上下両方の内側面の間を可能な限り隙間無く塞ぐことが好ましい。切断溝１０５ｊの内側面には凹凸が存在するので、上記のような防塵部材３１としては、切断溝１０５ｊの上下の内側面に挟み込まれるとともに当該内側面の凹凸に応じて変形しながら上下両方の内側面上を摺動する部材が考えられる。この場合、防塵部材３１としては、ゴム等の可撓性材料からなる棒状部材を採用することができる。

また防塵部材３１は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示されるように、切断溝１０５ｊの上下両方の内側面上を摺動するブラシ材３１Ａを採用することもできる。図４（ｃ）はブラシ材３１Ａの一例であり、この例のブラシ材３１Ａは、棒状の芯材３１ｓと、当該芯材３１ｓから径方向に放射状に延び出す多数のブラシ毛３１ｔと、を備えるものである。ブラシ毛３１ｔを十分に長くすることで、ブラシ材３１Ａのブラシ毛３１ｔが撓みながら切断溝１０５ｊの上下両方の内側面上を摺動し、ブラシ材３１Ａによって内側面同士の間を隙間無く塞ぐことができる。また、防塵部材３１がブラシ材３１Ａである場合には、前述のように防塵部材３１が可撓性材料からなる棒状部材である場合に比較して、防塵部材３１が切断溝１０５ｊの上下の内側面の凹凸に引っ掛かり難い。従って、防塵部材３１が切断溝１０５ｊ内を円滑に移動する。

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

例えば、実施形態では防塵部材３１が熱遮蔽壁１０５の径方向に延在しているが、これは必須ではない。すなわち防塵部材３１は、切削部２１ａの移動後方において熱遮蔽壁１０５の外周面から内周面まで挿通されるように切断溝１０５ｊ内に配置されれば、防塵部材３１の延在方向は自由に設定可能である。また、切断装置１は、原子炉建屋１０１の熱遮蔽壁１０５の切断には限られず、鉛直な筒状の構造物の切断に適用可能である。また、本発明の切断装置は筒状の構造物の切断に限定されず、種々の切断対象物の切断に適用することができる。

１…切断装置、３…ガイドレール、９…フレーム、１７Ｔ…切削用プーリ、２７…ウインチ（フレーム駆動部）、３１…防塵部材，ブラシ材、３３…集塵ダクト（集塵部）、３３ａ…集塵口、１０３…圧力容器、１０５…熱遮蔽壁（切断対象物）、１０５ｈ…上端面、１０５ｊ…切断溝、１０５ｋ…円筒壁。

Claims (5)

1. 切断対象物を間に挟んで配置される一対のプーリを保持するフレームと、
   前記プーリ同士の間で前記切断対象物を貫通して走行するワイヤーソー工具と、
   前記フレームを前記ワイヤーソー工具の走行方向に交差する方向に移動させるフレーム駆動部と、
   前記フレームに設けられ、前記ワイヤーソー工具よりも前記フレームの移動方向の後方に配置され、前記ワイヤーソー工具で形成される切断溝内で前記移動方向に交差する方向に延在する防塵部材と、を備える、切断装置。
2. 前記防塵部材は、前記切断溝の両方の内側面上を摺動するブラシ材である、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記切断対象物の表面のうち前記ワイヤーソー工具の走行方向の前方側の表面に沿って配置され前記ワイヤーソー工具と前記防塵部材との間の前記切断溝に対面する集塵口を有する集塵部を更に備える、請求項１又は２に記載の切断装置。
4. 切断対象物である鉛直の円筒状の構造物を水平な断面で切断するための切断装置であって、
   前記構造物の円筒壁の水平な上端面に設けられた円環状のガイドレールと、
   前記円筒壁を跨ぐように配置されるフレームを有し前記ガイドレール上を移動するフレーム台車と、
   前記フレームに保持され前記円筒壁を間に挟んで前記構造物の径方向に並ぶ一対のプーリと、
   前記プーリ同士の間で前記円筒壁を貫通して前記径方向に走行するワイヤーソー工具と、
   前記フレームに設けられ、前記ワイヤーソー工具よりも前記フレーム台車の移動方向の後方に配置され、前記ワイヤーソー工具で形成される切断溝内で前記径方向に延在する防塵部材と、を備える、切断装置。
5. 前記構造物は、原子炉の圧力容器を囲むための熱遮蔽壁である、請求項４に記載の切断装置。

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