JP3299606B2 - 炉内据付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉圧力容器内部にお
いて炉内構造物の補修点検作業を行う作業機構を遠隔操
作により炉内に据え付ける炉内据付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉圧力容器内部において作業機構の
投入及び据付を行う炉内据付装置については、例えば特
開昭６２−１６８０９６号公報及び昭６３−５８２９４
号公報等に記述されているように、炉外部から吊り下げ
投入され制御棒駆動機構ハウジング上部に着座し、炉内
据付装置より繰り出し可能な作業機構の多関節ア−ムを
持ち、作業機構の繰り出し方向及び昇降方向の位置は炉
内据付装置内部の旋回及び昇降アクチュエ−タにより制
御されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術においては、旋回及び昇降アクチュエ−タの故
障もしくは炉外部に設置された遠隔制御装置と旋回及び
昇降アクチュエ−タとを結ぶケ−ブルの切断事故が発生
した場合、炉内作業の継続が困難になり、装置を炉外に
回収の後修理し再度炉内投入の上作業を続行せざるをえ
ないという問題があった。

【０００４】さらに、ケ−ブルの切断事故もしくはケ−
ブルを介した雑音信号流入により、旋回及び昇降アクチ
ュエ−タが炉内作業中に誤動作する可能性を持つ問題が
あった。

【０００５】本発明の目的は、炉内構造物を補修点検す
る作業装置を炉内に据え付けるのに好適であり、さらに
作業機構の炉内据付作業を高信頼に実施でき、さらに駆
動源が故障した場合に、炉外に装置を回収すること無く
復旧が可能な炉内据付装置を提供するするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、作業機
構を支持する支持機構を設けた炉心支持板孔を貫通可能
な胴部と、胴部の下端部に結合し制御棒駆動機構ハウジ
ングの貫通孔に挿入される下部シャフトと、胴部の上端
部に結合し炉心支持板孔を貫通する上部シャフトとから
構成される炉内機構と、ペデスタル室にある制御棒駆動
機構ハウジング下端部より貫通孔に挿入される操作シャ
フトと、制御棒駆動機構ハウジング下端部のハウジング
フランジに装着固定され操作シャフトを摺動支持するベ
−スハウジングと、ベ−スハウジングに対して操作シャ
フトを長手方向回りに回転させる旋回機構と、ベ−スハ
ウジングに対して操作シャフトを上下方向に移動させる
昇降機構とから構成される炉外機構とを具備し、さら
に、ペデスタル室からの操作により結合及び切離しが可
能で、操作シャフトの回転を下部シャフトに伝達する連
結部を、下部シャフトの下端部及び操作シャフトの上端
部に設けることにより達成される。

【０００７】

【作用】炉外機構をペデスタル室にある制御棒駆動機構
ハウジング下端部より貫通孔に挿入しハウジングフラン
ジに装着固定した後、炉内機構を炉内に投入し貫通孔に
下部シャフトを挿入し、ペデスタル室からの操作により
下部シャフトと操作シャフトを連結する。炉外部から投
入され胴部の支持機構に結合されるか、もしくは胴部内
部から支持機構により繰り出される作業機構の方向及び
昇降位置は、ペデスタル室に存在する旋回機構及び昇降
機構によりを操作される。

【０００８】

【実施例】以下、図１から図３を用いて本発明の実施例
を説明する。

【０００９】図１は本発明の炉内据付装置の一実施例を
備えた原子炉を示すもので、この図１において、本発明
の炉内据付装置１は、圧力容器２の内部に設置される炉
内機構３及びペデスタル室４内に設置される炉外機構５
から構成されている。

【００１０】圧力容器２の内部には、燃料集合体６を支
持する上部格子板７及び炉心支持板８が存在している。
炉底部９には制御棒案内管１０を配置するための制御棒
駆動機構ハウジング１１が林立している。制御棒駆動機
構ハウジング１１の下端部はペデスタル室４内に存在す
る。

【００１１】圧力容器２の上部には、原子炉ウェル１２
が形成されており、炉内機構３の投入作業時には、オペ
レ−ションフロア１３の近傍まで炉水が満たされてい
る。

【００１２】炉内補修点検作業時には、オペレ−ション
フロア１３に作業ステ−ジ１４が設置される。炉内機構
３は、昇降ウィンチ１５により、作業ステ−ジ１４から
炉内へ、ワイヤ１６を介して吊り降す。炉内機構３は、
炉内において、上部格子板７の格子状孔、炉心支持板８
の制御棒案内管１０支持のための円形孔を通過し、制御
棒駆動機構ハウジング１１の上に吊り降ろされる。

【００１３】一方、炉外機構５は、ペデスタル室４内部
に搬入され制御棒駆動機構ハウジング１１の下端部に接
続する。この状態で、炉内機構３の下端部と炉外機構５
の上端部は各々制御棒駆動機構ハウジング１１の貫通孔
に挿入され互いに連結する。炉内構造物に対し補修点検
作業を実施する作業機構１７は、炉内機構３及び炉外機
構５の据付が終了した後、作業ステ−ジ１４からワイヤ
１８により吊り下げられ、上部格子板７及び炉心支持板
８を通過して炉内機構３の近傍まで降ろされる。

【００１４】さらに、作業機構１７は作業ステ−ジ１４
からの遠隔操作により炉内機構３に接続される。作業機
構１７の接続が終了した後、ペデスタル室４内の作業ス
テ−ジ１９から炉外機構５を操作し、炉内機構３を昇降
もしくは旋回させ、炉内での作業機構１７の姿勢及び位
置を修正し、炉内構造物の補修点検作業を実施する。

【００１５】炉内据付装置を操作する際には、作業ステ
−ジ１４及び作業ステ−ジ１９上に操作者１００及び１
０１が配される。操作者１００は炉内機構３の炉内投入
及び据付作業さらには炉内機構３に対する作業機構１７
の据付作業及び炉内機構３の遠隔操作を受け持つ。

【００１６】一方、操作者１０１は炉外機構５の据付作
業、炉内機構３と炉外機構５の結合作業、さらには炉内
機構３の操りを介した作業機構１７の位置決め作業を受
け持つ。炉内機構３及び作業機構１７の近傍には、ケ−
ブル１０３を介して作業ステ−ジ１４上のモニタ装置１
０４に接続されたＴＶカメラ１０２が配置されている。
ＴＶカメラ１０２で得られた映像は作業ステ−ジ１４と
１９間を結ぶケ−ブル１０６を介して作業ステ−ジ１９
上のモニタ装置１０５に転送される。さらに、操作者１
００及び１０１は通信機１０７及び１０８を各々携帯し
ており、通信機１０７及び１０８は、作業ステ−ジ１４
と１９間を結ぶケ−ブル１０９を介して通信情報の交換
を行なう。

【００１７】以上の構成から、操作者１００及び１０１
は、各々モニタ装置１０４及び１０５を介して炉内機構
３及び作業機構１７の動作状態を共通に監視し、さらに
通信機１０７及び１０８を介して作業に必要な情報交換
を進めながら、協調作業により炉内据付装置を操作す
る。

【００１８】つぎに、図２により本発明の装置を構成す
る炉内機構３の一実施例の構成を説明する。

【００１９】炉内機構３は、炉心支持板８の孔８ａを貫
通可能な胴部２０と、胴部２０の下端部に結合し制御棒
駆動機構ハウジング１１の貫通孔１１ａに挿入される下
部シャフト２１と、胴部２０の上端部に結合し孔８ａを
貫通する上部シャフト２２と、孔８ａに挿入され上部シ
ャフト２２の長手方向回りの回転及び上下方向の運動を
摺動支持する上部ガイド２３とから構成されている。

【００２０】上部ガイド２３は、孔８ａに挿入した後、
作業ステ−ジ１４から投入した操作ポ−ル２６を接続部
２３ａに結合し、遠隔操作によりクランプ２３ｂで炉心
支持板８を挾持することで固定する。

【００２１】胴部２０の側面には支持機構２４及び支持
機構２７が設けられている。支持機構２４は孔８ｂを貫
通してワイヤ１８を介して投入される作業機構２５を胴
部２０に接続する機構であり、作業機構２５の接続部２
５ａをひっかけて懸垂させる結合部２４ａを有するア−
ム２４ｂから構成されている。ア−ム２４ｂは、作業ス
テ−ジ１４から投入した操作ポ−ル２６を接続部２４ｃ
に結合することで、遠隔操作により傾斜角を変化でき
る。

【００２２】この機能により、炉内機構３を炉内に投入
する場合、破線で示すようにア−ム２４ｂの姿勢を起こ
し、炉内機構３が孔８ａを貫通できるようにしておく。
一方、支持機構２７は孔８ｂを貫通して投入される作業
機構２８を胴部２０に接続する機構であり、位置決め用
の突起２７ａを形成した板材からなる。作業機構２８
は、例えば真空吸着もしくは電磁石からなる吸着部２８
ａを持ち、支持機構２７の側面近傍に投入され突起２７
ａにより位置を定めた上で、吸着部２８ａの吸着力によ
り支持機構２７に固定される。

【００２３】なお、作業機構２５及び２８は、孔８ｂを
貫通するケ−ブル／チュ−ブ束２５ｂ及び２８ｂを介し
て作業ステ−ジ１４から遠隔操作される。下部シャフト
２１は貫通孔１１ａに挿入され昇降方向及び旋回方向に
摺動支持される。

【００２４】つぎに、図３により本発明の装置を構成す
る炉外機構５の一実施例の構成を説明する。

【００２５】炉外機構５は、ペデスタル室４にある制御
棒駆動機構ハウジング１１の貫通孔１１ａに挿入される
操作シャフト２９と、制御棒駆動機構ハウジング１１下
端部のハウジングフランジ１１ｂにボルト３０で装着固
定されるベ−スハウジング３１と、ベ−スハウジング３
１に対し操作シャフト２９を旋回させる旋回機構３２
と、ベ−スハウジング３１に対し操作シャフト２９を昇
降させる昇降機構３３とから構成されている。

【００２６】炉内機構３の下部シャフト２１の下端部に
は、操作シャフト２９の上端部に形成した王冠状の連結
部２９ａと噛み合い結合する王冠状の連結部２１ａが形
成されており、さらに下部シャフト２１の下端部及び操
作シャフト２９の上端部には、双方の接近結合を誘導す
るための、ガイド孔２１ｂ及びガイドピン２９ｂが形成
されている。

【００２７】本構成において、連結部２９ａ上に着座す
る炉内機構３の自重で、昇降方向の結合が図られ、さら
に、連結部２１ａと２９ａの噛み合いにより旋回方向の
結合が図られる。操作シャフト２９は、制御棒駆動機構
ハウジング１１の貫通孔１１ａに挿入されるベ−スハウ
ジング３１の挿入部３１ｂを貫通しており、挿入部３１
ｂ内面に設けられた摺動軸受３１ｃを介して円柱状の摺
動部２９ｃの部分で摺動支持されている。挿入部３１ｂ
の内面と摺動部２９ｃ外面との間には摺動型の防水シ−
ル３１ｃが設けられ、さらにベ−スハウジング３１とハ
ウジングフランジ１１ｂとの接合面３１ｄにも防水シ−
ル３１ｅが設けられており、圧力容器２内部の炉水がペ
デスタル室４に漏れ出ることを防止している。

【００２８】摺動部２９ｃの下端部には長手方向に沿っ
たスプライン溝２９ｄ及びスクリュ−溝２９ｅを形成し
た動力伝達部２９ｆが形成されている。旋回機構３２
は、ベ−スハウジング３１の開放端３１ｆの内部に回転
軸受３２ａ及び３２ｂより回転支持されスプライン溝２
９ｄに噛み合うスプライン部３２ｃ、スプライン部３２
ｃの下端部に接合し開放端３１ｆに設けた回転型アクチ
ェ−タ３２ｄと結合するウォ−ムギア３２ｅと、ウォ−
ムギア３２ｅの下端部に接続され昇降機構の取付け土台
となるハウジング３２ｆとから構成されている。旋回機
構３２の旋回角度は、開放端３１ｆに設けた指針３２ｇ
により指し示されるウォ−ムギア３２ｅに設けられた角
度スケ−ル３２ｈ上の目盛を読むことにより計測され
る。

【００２９】さらに、昇降機構３３は、ハウジング３２
ｆの内部に回転軸受３３ａ及び３３ｂより回転支持され
スクリュ−溝２９ｅに接合するボ−ルナット部３３ｃ
と、ボ−ルナット部３３ｃの下端部に接合しハウジング
３２ｆに設けた回転型アクチェ−タ３３ｄと結合するウ
ォ−ムギア３３ｅとから構成されている。昇降機構３３
の昇降位置は、ウォ−ムギア３３ｅに設けた指針３３ｆ
により指し示される動力伝達部２９ｆ上に刻まれたスケ
−ル３３ｇの目盛を読むことにより計測される。

【００３０】以上の構成から、回転型アクチェ−タ３２
ｄを起動するとスプライン部３２ｃが回転し、スプライ
ン部３２ｃに噛み合うスプライン溝２９ｄを介して操作
シャフト２９に連結された炉内機構３が旋回する。さら
に、回転型アクチェ−タ３２ｄを停止させてスプライン
部３２ｃの回転を固定した状態で回転型アクチェ−タ３
３ｄを起動すると、ボ−ルナット部３３ｃが回転し、ス
プライン部３２ｃとスプライン溝２９ｄの噛み合いによ
り旋回運動が拘束された操作シャフト２９が、スクリュ
−溝２９ｅを介して昇降方向の推力を得て炉内機構３を
昇降させる。

【００３１】なお、回転型アクチェ−タ３２ｄ及び３３
ｄは、例えば電動モ−タもしくは手動回転機構等、トル
クを発生し得るものであれば種類を問わないことは明白
である。

【００３２】つぎに、本本発明の一実施例の動作につい
て説明する。

【００３３】まず、炉外機構５の操作シャフト２９をペ
デスタル室４にある制御棒駆動機構ハウジング１１の下
端部より貫通孔１１ａに挿入しベ−スハウジング３１を
ハウジングフランジ１１ｂにボルト３０で装着する。

【００３４】つぎに、炉内機構３を炉内に吊り降ろして
貫通孔１１ａに下部シャフト２１を挿入し、連結部２１
ａと連結部２９ａを相互に接近させる。

【００３５】つぎに、ペデスタル室４において旋回機構
３２及び昇降機構３３を用いて操作シャフト２９を昇降
及び旋回操作することで、連結部２１ａと連結部２９ａ
を連結する。

【００３６】つぎに、必要に応じてア−ム２４ｂを繰出
し、旋回機構３２及び昇降機構３３を操作して作業機構
２５もしくは２８を装着するのに適した位置に炉内機構
３を移動し、作業ステ−ジ１４からの操りにより炉内に
投入した作業機構２５もしくは２８を支持機構２４もし
くは２７に装着する。

【００３７】作業機構２５もしくは２８の装着が完了し
た後、旋回機構３２及び昇降機構３３を操作して炉内機
構３を旋回もしくは昇降し、作業機構２５もしくは２８
を作業目標位置に移動させる。

【００３８】以上説明した本実施例によれば、作業機構
２５もしくは２８を炉内位置決め操作をするための駆動
源である旋回機構３２及び昇降機構３３は、ペデスタル
室４に存在するため、回転型アクチェ−タ３２ｄもしく
は３３ｄが故障した場合でも、炉内機構３及び作業機構
２５もしくは２８を炉内に残したまま、回転型アクチェ
−タ３２ｄもしくは３３ｄの修理交換が可能である。

【００３９】さらに、回転型アクチェ−タ３２ｄもしく
は３３ｄとして回転ハンドル等の手動回転機構を用いる
と故障の発生確率を低減できる。

【００４０】さらに、旋回機構３２及び昇降機構３３の
操作力の伝達は機械的剛性の高い操作シャフト２９及び
炉内機構３を介しており、精度の高い旋回及び昇降位置
決め操作が可能である。

【００４１】さらに、炉内に据え付けた炉内機構３に作
業機構２５もしくは２８を装着する構成により、作業機
構２５もしくは２８に故障が発生した場合に、炉内機構
３と作業機構２５もしくは２８を各々分離し炉外に回収
できる。

【００４２】なお、本実施例の説明においては、昇降機
構３３をボ−ルナット部３３ｃとスクリュ−溝２９ｅを
設けた操作シャフト２９により構成していたが、例えば
空圧、液圧シリンダもしくは動滑車機構など直動運動を
発生する手段であれば、いずれの手段を用いても同様な
効果が得られることは明白である。

【００４３】さらに、本実施例の説明においては、連結
部２１ａが連結部２９ａ上に着座し、炉内機構３の自重
により昇降方向の連結を図る構成としているが、操作シ
ャフト２９を長手方向に貫通するボルト等で、下部シャ
フト２１と操作シャフト２９を締結することで連結部２
１ａと連結部２９ａの昇降方向の連結を図る構成として
も同様な効果が得られることは明白である。

【００４４】さらに、本実施例の説明においては、連結
部２１ａ及び連結部２９ａを王冠状の噛み合い構造とし
て構成しているが、例えばスプライン構造など連結操作
時に昇降方向に自由度を有し旋回方向に対し剛に結合す
る手段であれば、いずれの手段を用いても同様な効果が
得られることは明白である。

【００４５】つぎに、図４を用いて本発明の装置の他の
実施例を説明する。

【００４６】図４は本発明の装置を構成する炉内機構３
の他の実施例を示すもので、この図４において、図２に
示すのと同じ要素に対しては、同記号を付記している。

【００４７】本実施例の炉内機構３の胴部３４は、内部
空洞に作業機構３５収納し、さらに側面には作業機構３
５をを持つ。作業機構３５を胴部３４に接合する支持機
構３６は、作業機構３５を窓３４ｂより出し入れする繰
出し機構３６ａと、繰出し機構３６及び作業機構３５を
昇降させる昇降機構３６ｂから構成される。さらに、作
業機構３５及び支持機構３６はチュ−ブ／ケ−ブル束３
６ｃを介して炉外より遠隔操作される。

【００４８】本構成において、作業機構３５は炉内機構
３に収納された状態で炉内に投入され、炉外機構５によ
る旋回及び昇降操作と、支持機構３６の繰出し及び昇降
操作とにより作業目標地点に位置決めされる。

【００４９】本実施例によれば、作業機構３５は炉内機
構３に収納され同時に炉内に投入されるため、図２に示
す実施例に比べ、作業機構３５の炉内投入作業が容易で
かつ効率的である。

【００５０】さらに、作業機構３５の昇降操作が炉内機
構３自身の昇降及び支持機構３６の２段階で行われるた
め、作業機構３５の昇降動作範囲を大きくすることがで
きる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、高度の放射線被曝によ
り人手作業が不可能な炉内構造物の補修点検作業を実施
する作業機構を、遠隔操作により作業場所に据え付ける
ことが可能な炉内据付装置を提供できる。

【００５２】さらに、炉内での作業機構の位置決め操作
に要する駆動源を作業員の接近が可能なペデスタル室に
配置しているため、駆動源に故障が発生した場合、炉内
機構を炉外に回収すること無く対応処置を実施すること
が可能であり、迅速に作業復旧処置を実施できかつ作業
の信頼性も高い。

【００５３】さらに、本発明の炉内据付装置を活用可能
な炉心支持板から炉底部の間の作業空間に隣接するペデ
スタル室から、剛性の高い機械的結合を介して作業機構
を旋回及び昇降させるので、信頼性が高くかつ高精度の
作業機構据付操作が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を備えた原子炉の縦断
正面図説明図である。

【図２】本発明の装置を構成する炉内機構の一実施例を
示す断面図である。

【図３】本発明の装置を構成する炉外機構の一実施例を
示す断面図である。

【図４】本発明の装置を構成する炉内機構の他の実施例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…炉内据付装置、２…圧力容器、３…炉内機構、４…
ペデスタル室、５…炉外機構、６…燃料棒集合体、７…
上部格子板、８…炉心支持板、９…炉底部、１０…制御
棒案内管、１１…制御棒駆動機構ハウジング、１２…原
子炉ウェル、１３…オペレ−ションフロア、１４、１９
…作業ステ−ジ、１５…昇降ウィンチ、１６、１８…ワ
イヤ、１７、２５、２８、３５…作業機構、２０、３４
…胴部、２１…下部シャフト、２２…上部シャフト、２
３…上部ガイド、２４、２７、３６…支持機構、２９…
操作シャフト、３０…ボルト、３１…ベ−スハウジン
グ、３２…旋回機構、３３…昇降機構、１００、１０１
…操作者、１０２…ＴＶカメラ、１０３、１０６、１０
９…ケ−ブル、１０４、１０５…モニタ装置、１０７、
１０８…通信装置。

フロントページの続き (72)発明者 志村 孝夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 佐々木 正祥 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日 立設備エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−63878（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61663（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118499（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−87696（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35892（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−63704（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174885（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 19/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力容器内部に投入され炉内構造物の補修
   点検作業を行なう作業機構を作業場所の近傍に据え付け
   る炉内据付装置において、炉心支持板孔を貫通可能な胴
   部と、胴部の下端部に結合し制御棒駆動機構ハウジング
   の貫通孔に挿入される下部シャフトと、胴部の上端部に
   結合し炉心支持板孔を貫通する上部シャフトとから構成
   される炉内機構と、ペデスタル室にある制御棒駆動機構
   ハウジング下端部より貫通孔に挿入される操作シャフト
   と、制御棒駆動機構ハウジング下端部のハウジングフラ
   ンジに装着固定され操作シャフトを摺動支持するベ−ス
   ハウジングと、ベ−スハウジングに対して操作シャフト
   を長手方向回りに回転させる旋回機構と、ベ−スハウジ
   ングに対して操作シャフトを上下方向に移動させる昇降
   機構とから構成される炉外機構とを具備し、さらに、ペ
   デスタル室からの操作により結合及び切離しが可能で、
   操作シャフトの回転を下部シャフトに伝達する連結部
   を、下部シャフトの下端部及び操作シャフトの上端部に
   設けたことを特徴とする炉内据付装置。
2. 【請求項２】炉内機構が貫通する炉心支持板孔以外の経
   路を通り炉内に投入された作業機構を吊り下げもしくは
   吸着により胴部側面に固定支持する支持機構を具備した
   ことを特徴とする請求項１記載の炉内据付装置。
3. 【請求項３】胴部から繰り出しまた胴部内部への引込み
   が可能であり、端部に作業機構との結合部を有するア−
   ムで支持機構を構成したことを特徴とする請求項２記載
   の炉内据付装置。
4. 【請求項４】胴部内部に作業機構の収納部を持ち、作業
   機構を胴部から繰り出しまた胴部内部へ引込む支持機構
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の炉内据付装
   置。
5. 【請求項５】炉内に設置され作業機構の据付作業を監視
   するＴＶカメラと、炉上部の作業場に設置され作業機構
   を投入し炉内機構に据え付ける操作者に作業機構の据付
   作業状況を表示するモニタ装置と、ペデスタル室に設置
   され炉外機構を操作する操作者に作業機構の据付作業状
   況を表示するモニタ装置と、炉上部とペデスタル室の作
   業者の間の情報交換を図るための通信装置を具備したこ
   とを特徴とする請求項１記載の炉内据付装置。