JP3224761B2

JP3224761B2 - 水中切断加工装置

Info

Publication number: JP3224761B2
Application number: JP18798097A
Authority: JP
Inventors: 博正亀井; 征二別府; 彰司櫛本; 俊彦綱谷; 米雄平本; 公嗣山▼崎▲; 昭寺田; 寛田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JPH1130699A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水中切断加工装置に
関し、原子力発電プラントなどの機器の一部を水中で放
電加工法やプラズマ切断法などを用いて切断する場合に
適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントで使用されている水
中構造物の例としては、使用済み燃料貯蔵ピット内に設
けられている使用済み燃料貯蔵ラックがある。近年、原
子力発電所内における使用済み燃料の貯蔵容量増大への
ニーズが高まり、このニーズに対応するため、既設の使
用済み燃料貯蔵ラックの改修・改造工事を行う必要性が
生じている。

【０００３】使用済み燃料貯蔵ピット内には、使用済み
燃料を一定ピッチで収納することができる使用済み燃料
貯蔵ラックブロックが数ブロック水中に沈めてある。こ
れらの使用済み燃料貯蔵ラックブロックは、耐震のため
にピット側壁面に溶接又はボルト締結によって固定され
ているが、大抵の場合には溶接構造となっている。この
ため、使用済み燃料貯蔵ラックブロックを改修・改造す
るためには、ピット側壁面に溶接されている使用済み燃
料貯蔵ラック支持材を、放電加工法やプラズマ切断法な
どによって水中で切断する必要がある。

【０００４】図５は放電加工法を用いた従来の水中切断
加工装置の放電加工開始時の状態を示す側面図、図６は
前記水中切断加工装置の放電加工中の状態を示す側面図
である。

【０００５】図５に示すように、使用済み燃料貯蔵ピッ
ト２３のピット側壁面１９には、使用済み燃料貯蔵ラッ
ク支持材である被切断材２０が溶接されている。そし
て、この被切断材２０をピット水１６中で放電加工によ
って切断するために、放電電極１等を備えてなる水中切
断加工装置が取り付けられている。

【０００６】電極１は基端側が電極ホルダ２に保持さ
れ、先端（下端）が被切断材２０の近傍に位置してい
る。電極ホルダ２はスライド３に接続されており、この
スライド３はモータ４によって上下駆動されるようにな
っている。また、電極１には、使用済み燃料貯蔵ピット
２３の周辺に設けられている電源２２から通電用ケーブ
ル１８を介して電力が供給される。

【０００７】従って、この水中切断加工装置によれば、
図５に示すように、モータ４によりスライド３を上下駆
動して、電極１の位置を被切断材２０に近接した位置に
調節し、この状態で電源２２から電極１に電力を供給し
て被切断材２０の放電加工（切断加工）を行う。

【０００８】このとき、図６に示すように、アークによ
って溶融した金属が水又はアーク力によって吹き飛ばさ
れることにより小さな粒子状の金属粒１４となって水中
に拡散され、使用済み燃料貯蔵ピット（水槽）２３の底
部に溜まっていく。また、電極１の消耗粉などによっ
て、ピット水１６も黒くなっていく（汚れた加工水１
５）。

【０００９】しかし、従来の使用済み燃料貯蔵ラックの
改修・改造工事では、改修・改造工事を行う使用済み燃
料貯蔵ピットから使用済み燃料を全て他の使用済み燃料
貯蔵ピットへ移した後に、当該使用済み燃料貯蔵ピット
内の使用済み燃料貯蔵ラック支持材を切断加工するた
め、当該使用済み燃料貯蔵ピットのピット水中に金属粒
等の二次生成物が拡散してピット底部に溜まったりピッ
ト水が汚濁しても、最後に当該使用済み燃料貯蔵ピット
を清掃すればよく、問題は生じなかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、現在、使用
済み燃料貯蔵ラックには既に多くの使用済み燃料を受け
入れて貯蔵しているため、使用済み燃料貯蔵ラックの改
修・改造工事に際して、これら貯蔵中の使用済み燃料を
全て別の使用済み燃料貯蔵ピットへ搬出するのは、その
ための設備を予め準備する必要があり、現実的ではな
い。

【００１１】そこで、使用済み燃料貯蔵ピット内の使用
済み燃料貯蔵ラックブロックを１個毎に順番に、残りの
使用済み燃料貯蔵ラックブロックに使用済み燃料を移動
させることにより空の状態にして、改修・改造工事を行
う必要がある。

【００１２】このため、上記のような放電加工法やプラ
ズマ切断法などで使用済み燃料貯蔵ラック支持材を切断
加工する際に発生する二次生成物（アークで溶融した金
属粒や電極の消耗粉及び水の電気分解によって生じる水
素ガスや酸素ガスなど）によって、ピット水を汚して水
質を劣化させることがないようにしなければならない。

【００１３】従って本発明は上記従来技術に鑑み、切断
加工時に発生する二次生成物を外部へと導出して、この
二次生成物が水中に漏出するのを防止することができる
水中切断加工装置を提供することを第１課題とする。

【００１４】また、前記二次生成物を外部へ導出すると
きに、上下部ボックス内に水を補充することができる水
中切断加工装置を提供することを第２課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記第１課題を解決する
第１発明の水中切断加工装置は、水中での被切断部の切
断加工時に発生する二次生成物の気体を外部に導出する
気体導出手段を有する上部ボックスと、前記切断加工時
に発生する二次生成物の固形分を水と一緒に外部に導出
する固形分導出手段を有する下部ボックスと、前記上部
ボックスと前記下部ボックスとを開閉可能に連結する連
結具と、前記上部ボックス内又は前記下部ボックス内に
支持具を介して支持された切断装置とを備え、前記上部
ボックスと前記下部ボックスとを閉じて前記被切断部を
囲み、この状態で前記切断装置により前記被切断部の切
断加工を行うと共に、この切断加工時に発生する二次生
成物を前記気体導出手段と前記固形分導出手段とで外部
に導出して、前記二次生成物が水中へ漏出するのを防止
するよう構成したことを特徴とする。

【００１６】また、上記第２課題を解決する第２発明の
水中切断加工装置は、第１発明の水中切断加工装置にお
いて、前記上部ボックスと前記下部ボックスとを閉じて
前記被切断部を囲み、この状態で前記切断装置により前
記被切断部の切断加工を行うと共に、この切断加工時に
発生する二次生成物を前記気体導出手段と前記固形分導
出手段とで外部に導出する際に、前記上下部ボックス内
に水が流入し得るよう、前記上部ボックス又は前記下部
ボックス或いは前記上部ボックスと前記下部ボックスと
の合せ面に隙間部を形成したことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の実施の形態に係る水中切断
加工装置の断面図、図２は前記水中切断加工装置の斜視
図、図３は前記水中切断加工装置の取り付け状況を示す
断面図である。

【００１９】＜構成＞図１及び図２に示すように、使用
済み燃料貯蔵ピット２３のピット側壁面１９には、使用
済み燃料貯蔵ラック支持材である被切断材２０が溶接さ
れている。そして、この被切断材２０をピット水１６中
で放電加工によって切断するために、電極４１や上下部
ボックス３６，３８等を備えてなる水中切断加工装置が
取り付けられている。

【００２０】上部ボックス３６と下部ボックス３８は、
蝶番３２によって開閉可能に連結されている。また、上
部ボックス３６の突部４５にはエアシリンダ３３の本体
部が結合され、下部ボックス３８の突部４６にはエアシ
リンダ３３のピストンロッド３３ａの先端部が結合され
ている。このため、上下部ボックス３６，３８は、エア
シリンダ３３のピストンロッド３３ａが伸縮することに
より、蝶番３２を回動軸として開閉する（図３参照）。

【００２１】上部ボックス３６の上端部には案内部材４
７が設けられており、この案内部４７に電動スライド３
３が挿通されている。そして、案内部材４７とスライド
３３との間には隙間部４８が形成されており、被切断材
２０の切断加工の際には、二次生成物の回収や電極４１
の冷却のために、この隙間部４８から上下部ボックス３
６，３８外のピット水１６が上下部ボックス３６，３８
内に流入して補充されるようになっている。

【００２２】また、上部ボックス３６の上端部にはモー
タ３４が設けられており、このモータ３４によってスラ
イド３３を上下駆動するようになっている。電極４１は
板状の放電加工電極であって、被切断材２０の板幅より
もやや幅広のものを用いており、上部ボックス３６内
で、基端側が電極ホルダ４０に保持され、先端（下端）
が被切断材２０の近傍に位置している。電極ホルダ４０
は、スライド３３の下端部に結合されている。

【００２３】このため、モータ３４によってスライド３
３を駆動することにより、このスライド３３と共に電極
４１を被切断材２０の板厚方向（図中上下方向）に移動
させることができる。なお、電極４１は設定したアーク
電圧に応じて自動的に上下に移動される。また、電極４
１には使用済み燃料貯蔵ピット２３の周辺に設けられて
いる電源（図示せず）から通電用ケーブル４２を介して
電力が供給される。

【００２４】上部ボックス３６には小形カメラ３５が取
り付けられており、この小形カメラ３５によって電極４
１のセット状態や電極４１による被切断材２０の切断状
況を監視することができるようになっている（照明は図
示省略）。

【００２５】また、上部ボックス３６の端面には、被切
断材２０の上面側と側面側及びピット側壁面１９を囲む
ようにシール材３７が取り付けられている。また、下部
ボックス３８の端面には、被切断材２０の下面側とピッ
ト側壁面１９を囲むようにシール材３９が取り付けられ
ている。即ち、シール材３７，３９は、上下部ボックス
３６，３８を閉じたときに、使用済み燃料貯蔵ラック側
の部材２１を挟むようにして合わせられ（上下ボックス
シール部４９）、且つピット側壁面１９に接触するよう
になっている。従って、図１に示すように、上下部ボッ
クス３６，３８を閉じることによって、被切断材２０の
周囲を囲むことができる。なお、シール材３７，３９は
単泡スポンジが適している。

【００２６】また、上部ボックス３６の上端部と下部ボ
ックス３８の下端部には、ガス吸引ホース３０と吸引ホ
ース３１とがそれぞれ取り付けられている。このれらの
吸引ホース３０，３１は使用済み燃料貯蔵ピット２３の
周辺に設置されている吸引ポンプ（図示せず）に連結さ
れている。使用済み燃料貯蔵ピット２３の周辺にはタン
ク（図示せず）が配置され、このタンクに吸引ポンプに
よって二次生成物が吸い上げられるようになっており、
また、吸引ポンプにはストレーナ及びフィルター（図示
せず）が直結されている。

【００２７】更に、上部ボックス３６の両側面には吸盤
押付用シリンダ４３が設けられており、これら吸盤押付
用シリンダ４３のピストンロッド４３ａの先端部には吸
盤４４がピット側壁面１９に対向するよう取り付けられ
ている。従って、吸盤押付用シリンダ４３のピストンロ
ッド４３ａを伸長させることによって吸盤４４がピット
側壁面１９に押し付けられ、この状態でピストンロッド
４３ａを縮退させることによって、上下部ボックス３
６，３８がピット側壁面１９に密着される。

【００２８】＜作用・効果＞従って、上記構成の水中切
断加工装置によれば、次のようにして被切断材２０の切
断加工を行う。

【００２９】図３に示すように開いた状態の下部ボック
ス３８をエアシリンダ３３により蝶番３２を軸にして上
方に回動させることにより、上部ボックス３６と下部ボ
ックス３８とを閉じると共に、吸盤押付用シリンダ４３
と吸盤４４とによって上下部ボックス３６，３８をピッ
ト側壁面１９に密着させる。即ち、上下部ボックス３
６，３８によって被切断材２０を囲む。続いて、モータ
３４によりスライド３３を駆動して、電極４１を設定し
たアーク電圧に応じて自動的に上下に移動させ、この電
極４１に電源から電力を供給して被切断材２０の切断加
工を開始する。電極４１のセット状態や切断状況はカメ
ラ３５によって監視する。

【００３０】そして、切断加工の開始と共に吸引ポンプ
を稼働させる。その結果、上下部ボックス３６，３８内
において被切断材２０の切断加工により発生する二次生
成物が、吸引ホース３０，３１を介して吸引ポンプによ
り吸引されて外部へと導出される。

【００３１】即ち、図１に示すように、アークによって
溶融した金属が水又はアーク力によって吹き飛ばされる
ことにより小さな粒子状の金属粒１４となって水中に拡
散されると共に、上下部ボックス３６，３７内のピット
水１６が電極４１の消耗粉などによって汚れた加工水１
５となり、更にはピット水１６の電気分解によって水素
ガスや酸素ガス１７が発生するが、これらの二次生成物
は吸引ポンプと吸引ホース３０，３１とによって外部へ
と導出される。

【００３２】具体的には、二次生成物の発生ガス１７は
上部ボックス３６からガス吸引ホース３０を介して、ま
た、二次生成物の汚れた加工水１５（即ち電極４１の消
耗粉）や金属粒１４は上下部ボックス３６，３８内のピ
ット水１６と共に吸引ホース３１を介して、吸引ポンプ
によりタンクに吸い上げられ、ストレーナ及びフィルタ
ーで濾過されて捕集される。

【００３３】なお、発生ガス１７は上昇して上部ボック
ス３６の上部に溜まるため、切断場所から上部ボックス
３６の天井までの距離が長くなるほど、下部ボックス３
８に設けた吸引ホース３１からこの発生ガス１７まで吸
引して外部に導出するのは難しくなる。このため、上記
のように上部ボックス３６にガス専用の吸引ホース３０
を設け、このガス吸引ホース３０から発生ガス１７を吸
引するようにしており、このことによって発生ガス１７
を確実に外部へ導出することができる。

【００３４】また、このとき、隙間部４８からは、図１
中に矢印で示すように、吸引ポンプの吸い込み流量に見
合った量のピット水１６が上下部ボックス３６，３８外
から上下部ボックス３６，３８内に流入して補充され
る。この新たに補充されたピット水１６も二次生成物の
回収や電極４１の冷却に供される。

【００３５】しかも、このとき、吸引ポンプの吸い込み
量が大きいために上下部ボックス３６，３８内は負圧状
態となり、二次生成物が隙間部４８から上下部ボックス
３６，３８外へと流出する虞はない。

【００３６】以上のことから、本実施の形態に係る水中
切断加工装置によれば、被切断材２０の切断加工時に発
生する二次生成物を、使用済み燃料貯蔵ピット２３の外
部へと導出して完全に捕集することができる。このた
め、上下部ボックス３６，３８外のピット水１６中に二
次生成物が漏出して、このピット水１６を汚してしまう
のを確実に防止することができる。従って、使用済み燃
料貯蔵ピット２３内に使用済み燃料を貯蔵した状態で、
この使用済み燃料貯蔵ピット２３内の使用済み燃料貯蔵
ラックの改修・改造工事を行うことができる。また、上
下部ボックス３６，３８内には、隙間部４８から新たな
ピット水１６を順次補充することができる。

【００３７】なお、上記では、放電加工電極４１によっ
て放電加工を行う水中切断加工装置を例に挙げて説明し
たが、勿論これに限定するものではなく、本発明はプラ
ズマ切断トーチによるプラズマ切断法などを用いて切断
加工を行う水中切断加工装置にも適用することができ
る。そして、上記では、放電加工電極４１の保持機構部
に隙間部４８を設けているが、プラズマ切断トーチを用
いた場合にはこのプラズマ切断トーチの保持機構部に隙
間部を設け、この隙間部からピット水１６が上下部ボッ
クス３６，３８内に流入するように構成する。

【００３８】更には、上記ではスライド３３の保持機構
部のスライド３３と案内部材４７との間に隙間部４８を
設けているが、これに限定するものではなく、上部ボッ
クス３６の他の部分又は下部ボックス３８の何れかの部
分に隙間部を形成したり、或いは上部ボックス３６と下
部ボックス３８との合せ面にがた等の隙間部を形成して
もよい。この場合、これらの隙間部から吸引ポンプの吸
い込み流量に見合った量のピット水１６が流入するよう
に、吸引ポンプのポンプアップ流量を選定する。つま
り、上下部ボックス３６，３８の適宜の場所に形成した
隙間部から、ポンプ吸い込み流量に見合った量のピット
水１６が上下部ボックス３６，３８内に流入して補充さ
れるように構成すればよい。

【００３９】また、図４には被切断材２０が複雑形状の
場合での上下部ボックス３６，３８の取り付け位置を２
点鎖線で示す。

【００４０】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、第１発明の水中切断加工装置は、水中
での被切断部の切断加工時に発生する二次生成物の気体
を外部に導出する気体導出手段を有する上部ボックス
と、前記切断加工時に発生する二次生成物の固形分を水
と一緒に外部に導出する固形分導出手段を有する下部ボ
ックスと、前記上部ボックスと前記下部ボックスとを開
閉可能に連結する連結具と、前記上部ボックス内又は前
記下部ボックス内に支持具を介して支持された切断装置
とを備え、前記上部ボックスと前記下部ボックスとを閉
じて前記被切断部を囲み、この状態で前記切断装置によ
り前記被切断部の切断加工を行うと共に、この切断加工
時に発生する二次生成物を前記気体導出手段と前記固形
分導出手段とで外部に導出して、前記二次生成物が水中
へ漏出するのを防止するよう構成したことを特徴とす
る。

【００４１】従って、この第１発明の水中切断加工装置
によれば、上部ボックスと下部ボックスとを閉じて被切
断部を囲んだ状態で、切断装置により被切断部を切断加
工する。そして、この切断加工時に発生する二次生成物
の気体は上部ボックスに備えた気体導出手段によって外
部へと導出し、二次生成物の固形分は水と共に下部ボッ
クスに備えた固形分導出手段によって外部へと導出す
る。

【００４２】このため、二次生成物が水中へ漏出するの
を防止して、水の汚濁を防止することができる。このこ
とから、例えば本発明の水中切断加工装置を使用済み燃
料貯蔵ラック支持材の水中切断加工装置に適用した場合
には、使用済み燃料貯蔵ピット内に使用済み燃料を貯蔵
した状態で、この使用済み燃料貯蔵ピット内の使用済み
燃料貯蔵ラックの改修・改造工事を行うことができる。

【００４３】また、第２発明の水中切断加工装置は、第
１発明の水中切断加工装置において、前記上部ボックス
と前記下部ボックスとを閉じて前記被切断部を囲み、こ
の状態で前記切断装置により前記被切断部の切断加工を
行うと共に、この切断加工時に発生する二次生成物を前
記気体導出手段と前記固形分導出手段とで外部に導出す
る際に、前記上下部ボックス内に水が流入し得るよう、
前記上部ボックス又は前記下部ボックス或いは前記上部
ボックスと前記下部ボックスとの合せ面に隙間部を形成
したことを特徴とする。

【００４４】従って、この第２発明の水中切断加工装置
によれば、切断加工時に発生する二次生成物を気体導出
手段と固形分導出手段とで外部に導出すると、上部ボッ
クス又は下部ボックス或いは上部ボックスと下部ボック
スとの合せ面に形成した隙間部から、上下部ボックス内
に水が流入する。

【００４５】このため、上下部ボックス内には、隙間部
から新たな水を順次補充することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る水中切断加工装置の
断面図である。

【図２】前記水中切断加工装置の斜視図である。

【図３】前記水中切断加工装置の取り付け状況を示す断
面図である。

【図４】被切断材が複雑形状の場合での上下部ボックス
の取り付け位置を示す斜視図である。

【図５】従来の水中切断加工装置の放電加工開始時の状
態を示す側面図である。

【図６】前記水中切断加工装置の放電加工中の状態を示
す側面図である。

【符号の説明】

１４金属粒１５汚れた加工水１７発生ガス１６ピット水１９ピット側壁面２３使用済み燃料貯蔵ピット３０ガス吸引ホース３１吸引ホース３２蝶番３３スライド３４モータ３６上部ボックス３７，３９シール材３８下部ボックス４０電極ホルダ４１電極４２通電用ケーブル４３吸盤押付用シリンダ４４吸盤４５，４６突部４７案内部材４９上下ボックスシール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者綱谷俊彦兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者平本米雄兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者山▼崎▲ 公嗣兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者寺田昭兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者田中寛兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献特開平10−133000（ＪＰ，Ａ) 特開平８−103882（ＪＰ，Ａ) 特開平３−257399（ＪＰ，Ａ) 特開平７−104093（ＪＰ，Ａ) 特開平６−269975（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−32880（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 9/30 531 G21C 19/02 G21C 19/07

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水中での被切断部の切断加工時に発生す
る二次生成物の気体を外部に導出する気体導出手段を有
する上部ボックスと、前記切断加工時に発生する二次生成物の固形分を水と一
緒に外部に導出する固形分導出手段を有する下部ボック
スと、前記上部ボックスと前記下部ボックスとを開閉可能に連
結する連結具と、前記上部ボックス内又は前記下部ボックス内に支持具を
介して支持された切断装置とを備え、前記上部ボックスと前記下部ボックスとを閉じて前記被
切断部を囲み、この状態で前記切断装置により前記被切
断部の切断加工を行うと共に、この切断加工時に発生す
る二次生成物を前記気体導出手段と前記固形分導出手段
とで外部に導出して、前記二次生成物が水中へ漏出する
のを防止するよう構成したことを特徴とする水中切断加
工装置。
【請求項２】前記上部ボックスと前記下部ボックスと
を閉じて前記被切断部を囲み、この状態で前記切断装置
により前記被切断部の切断加工を行うと共に、この切断
加工時に発生する二次生成物を前記気体導出手段と前記
固形分導出手段とで外部に導出する際に、前記上下部ボ
ックス内に水が流入し得るよう、前記上部ボックス又は
前記下部ボックス或いは前記上部ボックスと前記下部ボ
ックスとの合せ面に隙間部を形成したことを特徴とする
請求項１記載の水中切断加工装置。