JP3850724B2 - 原子炉内構造物の保全・補修装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内保全・補修装置に関し、特に、例えば沸騰水形原子炉内部のジェットポンプディフーザ管などの筒状部の予防保全や事後保全や補修などの保全作業を水中遠隔で実施するのに好適な原子炉内保全・補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の炉内構造物は、高温高圧環境下において十分な耐食性と高温強度を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼またはニッケル基合金によって構成されている。
【０００３】
しかしながら、炉内構造物のうち、交換困難な部材についてはこれらの部材がプラントの長期に及ぶ運転により厳しい環境に曝され、また中性子照射の影響もあり材料劣化の問題が懸念される。特に、炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。
【０００４】
原子炉予防保全、補修の対象となっている原子炉圧力容器内の構造物には、複雑で狭隘な箇所が存在する（例えば、特開平１１−１７４１９１号公報参照）。沸騰水型原子炉のシュラウド胴外壁とバッフルプレート、および原子炉圧力容器内壁で仕切られた空間（アニュラス部）に存在する溶接構造物は特に複雑で狭隘である。
【０００５】
このシュラウド胴外壁とバッフルプレート、および原子炉圧力容器内壁で仕切られた空間に存在する主な溶接構造物はジェットポンプである。ジェットポンプは、ライザ管、インレットミキサ、ディフューザ管などの要素から構成される複雑な形状のポンプである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ジェットポンプのディフーザ管は、上から、シェルと呼ばれる円錐管状の管と、テールパイプと呼ばれる円筒管と、アダプタ管と呼ばれる円筒管とから構成され、アダプタ管はさらに、二つの円筒管で構成され、アダプタ管の下端がバッフルプレートに溶接されている。その各々が溶接構造体となっており、潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。本発明で施工対象とする個所は、例えばこのディフューザ管の内外面の溶接部近傍である。特に、テールパイプの周囲には差圧計装管がシュラウド外壁との間隙を水平に這っており、それより下の溶接線に対してのアクセスを困難としてしている。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするものであって、例えばジェットポンプのディフューザ管の溶接部などの狭隘な原子炉内部の筒状構造物の検査や保全・補修を、原子炉停止時に水中で遠隔で行うにあたり、施工工具などの精確な位置決めや走査移動を可能とする装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１の発明は、原子炉停止時にその原子炉内の筒状部の内部に挿入・取出しが可能な保全・補修作業支援装置と、この保全・補修作業支援装置によって前記筒状部の外面に沿って駆動されてその筒状部の外面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行なう保全・補修走査機構部と、を有する原子炉内保全・補修装置であって、前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内に挿入された状態でその筒状部の半径方向に広がることのできる展開機構と、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に対向するように配置される磁石と、前記磁石を前記筒状部の内面に沿って移動させる移動機構と、を有し、前記保全・補修走査機構部は、前記磁石によって吸引され、前記移動機構による前記磁石の動きに追随して駆動されるように構成されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記移動機構は、前記磁石を前記筒状部の軸方向および周方向に移動させることができるように構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部に固定されるロック機構を有し、前記移動機構は、前記ロック機構に対して相対的に前記磁石を移動させるさせるように構成されていること、を特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構は、リンク機構を利用するものであること、を特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内面に押し当てられてこれに沿って回転可能な自在輪を有すること、を特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は磁性体からなり、前記筒状部の外面に沿って回転可能な車輪を有すること、を特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、少なくとも二つの自由度を有するサーボ駆動式の走査機構を有すること、を特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記原子炉内の筒状部はジェットポンプディフューザ管であること、を特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部には前記筒状部の外面にレーザ光を照射するための光学ヘッドが取り付けられており、この光学ヘッドに光を送る光ケーブルを有すること、を特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光を前記筒状部の外面に集光するための自動焦点機構を有すること、を特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光が照射される筒状部の外面に水またはガスを噴射するノズルと、このノズルに水またはガスを供給するホースを有し、このホースは少なくとも部分的に前記光ケーブルと一体化されて複合構造になっていること、を特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記複合構造は、前記水またはガスが通る空間の中に前記光ケーブルが配置された構造であること、を特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面に超音波を当ててその超音波の反射波を受信する超音波センサを有すること、を特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面の金属表層のフェライト含有量を計測する計測システムを有すること、を特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に沿って駆動され、その筒状部の内面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行う内面保全・補修走査機構部をさらに有すること、を特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る原子炉保全・補修装置の一実施の形態の保全・補修作業支援装置１を沸騰水型原子炉のジェットポンプのディフューザ管１５０内に設置した状態を示す。ディフューザ管１５０は原子炉圧力容器（図示せず）内でバッフルプレート１３３上に溶接されている。保全・補修作業支援装置１が図１に示すように設置される前に、原子炉は停止され、原子炉圧力容器の蓋（図示せず）が開放され、ディフューザ管１５０の上方に位置するジェットポンプのインレットミキサ（図示せず）が取り外されており、ディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａが開放されている。また、図１に示すディフューザ管１５０周辺全体が、水で満たされている。
【００２３】
保全・補修作業支援装置１は、ディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａより挿入可能な縦に長い外観をしており、空圧シリンダ２、支柱３、傘のような構成により開いたり閉じたりが可能なリンク構造のアーム４と、アーム４の先端にはボールポイントのローラ５を有する押付けパッド６と、ロック機構７と、昇降・回転機構８とから構成される。
【００２４】
本実施の形態では、リンク構造のアーム４の数を四つで構成する例を示す。この各アーム４はリンク４ａにより同時に開いたり閉じたりが可能な構成となっており、その駆動は空圧シリンダ２による。空圧シリンダ２はスプリング復帰式のシリンダであり、アーム４が閉じる方向は空圧がスプリングの復元力だけで動作可能な構成となっている。
【００２５】
ロック機構７は、空圧シリンダ９と、２対の張出しリンク機構１０と、パッド１１とから構成され、ディフューザ管１５０の末端入口内部で保全・補修作業支援装置１のベース部１２を固定する機能を持つ。なお、一つまたは複数のアーム４には電磁石１３が内蔵されており、後述の保全・補修走査機構部３０（図２参照）をディフューザ管１５０の壁面を介して磁気吸着可能な構成としている。
【００２６】
図２は、図１の保全・補修作業支援装置１と組み合わせて使用される保全・補修走査機構部３０の一実施の形態を示す。保全・補修走査機構部３０は、ベースユニット３１と走査機構３２と押付け機構３３と工具装着部３４と各種の工具ヘッド３５とからなる。ベースユニット３１には磁性体の素材からなるボールキャスター状の回転自在の車輪３６が複数あり、そのレイアウトは図１の電磁石１３のＮ極、Ｓ極の位置、数と一致している。
【００２７】
走査機構３２は、直交する２自由度の直動機構であり、二つのサーボモータ駆動機構３７ａ、３７ｂと、ボールネジ３８ａ、３８ｂ、リニアガイド３９ａ、３９ｂから構成される。押付け機構３３は、リニアガイド４０、空圧シリンダ４１から構成される。工具装着部３４は、例えば市販の空圧コネクタ４２や電気コネクタ４３などを集合した複合型の水中コネクタ４４を内蔵したボルト接合の接合部である。
【００２８】
本実施の形態では、まず、ジェットポンプの構成要素であるヘッドボルト、１８０度エルボ、バレルなどから構成されるインレットミキサ（図示せず）を外し、ディフューザ管１５０の上端が上方から覗ける状態にし、その開口部１５０ａより保全・補修作業支援装置１を侵入させる。保全・補修作業支援装置１は吊り具（図示せず）を用いて炉内水中へ吊り降ろし、開口部１５０ａよりディフーザ管１５０内部へ挿入させる。
【００２９】
保全・補修作業支援装置１の外形寸法を、リンク４ａを閉じた状態ではディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａよりも小さくし、開いた状態ではディフューザ管１５０の内径よりも大きくすることができる。リンク４ａを閉じた状態でロック機構７のパッド１１がディフューザ管１５０上端に達する位置まで保全・補修作業支援装置１をディフューザ管１５０内部に挿入し、その位置で、ロック機構７の空圧シリンダ９によりリンク機構１０を動作させパッド１１をディフューザ管１５０内壁に押し当て、保全・補修作業支援装置１のベース部１２を固定する。
【００３０】
さらに、空圧シリンダ２に圧力をかけてリンク４ａを開き、アーム４の先端の押付けパッド６をディフューザ管１５０内壁に押し当てる。押付けパッド６にはローラ５がついており、回転・昇降機構８の機構の駆動により壁面に沿って周方向に回転、軸方向に移動が可能である。この押付けパッド６の一つには強力な電磁石１３が内蔵されており、保全・補修走査機構部３０（図２）をディフューザ管１５０壁面を介して磁気吸着させることができ、これを吸着させながら、回転・昇降機構８の動作により、保全・補修走査機構部３０を任意の位置に移動させることが可能である。
【００３１】
次に、保全・補修走査機構部３０を吊り具により炉内へ吊り降ろし、ディフューザ管１５０の外壁に近づける。保全・補修走査機構部３０の車輪３６がディフューザ管１５０内壁に押し付けられている保全・補修作業支援装置１の電磁石１３に接近すると、磁界を形成し、保全・補修走査機構部３０はディフューザ管１５０外壁に吸着される。
【００３２】
車輪３６と電磁石１３の数は同じで１対１に対応し、互いに吸着しあい、保全・補修走査機構部３０の姿勢は一義に決定され、この姿勢を保ちながらディフューザ管１５０外壁上を移動することが可能となる。吸着後、押付け機構３３で工具ヘッド３５を壁面に押し付け、走査機構３２の２自由度を用いて、一定の範囲の施工を実施する。例えば、レーザピーニング施工の場合（後述。図３参照）の具体的施工方法は、１軸は走査軸にもう１軸は送り軸に使用する。走査軸は、一定の速度で繰り返し走査移動を行い、一走査移動ごとに、送り軸を一ピッチ移動させることで施工を行う。
【００３３】
工具装着部３４には、複合式の水中コネクタ４４が内蔵されており、各種工具で共有使用が可能なユーティリティ、例えばパージ圧や、水、ガスの供給などは工具装着部３４のコネクタを介して供給を受けることも可能である。
【００３４】
従来は、例えばジェットポンプのディフューザ管１５０の下部周辺の溶接線の予防保全や補修作業は、対象個所が狭隘で、かつその侵入経路が差圧計装管に妨げられているがために、実施が極めて困難であった。しかし、図１、図２で示すようにディフューザ管１５０内側に電磁石１３を有する保全・補修作業支援装置１を入れて誘導することで、アクセスが容易になる。従来では直接単独の施工装置でディフューザ管１５０外面を移動する方法を採っていたが、本実施の形態によれば、極めて小型軽量な施工装置により、正確で信頼性の高い施工が実現可能となる。
【００３５】
図３は、図２に示す保全・補修走査機構部３０の工具ヘッド３５としてレーザピーニングヘッド４５を装着した例を示す。そのレーザピーニングヘッド４５は、レーザ光を伝送する光ファイバケーブル４６、送水ホース４７、電気信号ケーブル４８から構成される複合ケーブル４９と、水中コネクタ部５０と、自動焦点機構５１と、水ジェットノズル５２とから主に構成される。自動焦点機構５１はさらに、超音波モータ５５を駆動アクチュエータとして集光レンズ５４を平行移動させる構造となっている。
【００３６】
通常、溶接構造物の溶接部近傍には溶接施工時に引張り応力が表面に残る。この表面の引張りの応力状態をそのままにして、溶存酸素が存在する水中下で、長時間放射線に曝されると応力腐食割れが発生することがある。この応力腐食割れは、溶接部近傍の表面応力状態を機械的な加工により圧縮応力状態にすることにより予防することがができる。
【００３７】
この応力改善の工法の一つとしてレーザピーニング工法がある。レーザピーニングとは、水中下で強力な出力レベルのレーザパルス光を金属表面にパルス照射する加工方法である。原理は、強烈な光エネルギーで照射表面に金属プラズマを発生させ、そのプラズマが発生するときの圧力波により表面応力状態を圧縮に変える方法である。この施工方法では、強力なパルスレーザ光を炉内対象物まで伝送することが肝要である。
【００３８】
図３に示すように、光ファイバケーブル４６を用いて伝送する方法によれば、ヘッドの動きに合わせて機械的に変形することが必要な伝送管方式に比べ、曲げに対して柔軟な光ファイバ伝送としているため、シュラウド胴や差圧計装管の障害物がある環境でも、容易に光を送ることができ、かつ、ディフューザ管１５０の周囲を回すことも可能となる。
【００３９】
レーザピーニングの施工では、シース管５８で保護された光ファーバーケーブル４６の他に、照射光路中を光路を妨げる不純物が存在しない透明な水で保護する必要があり、清浄水を送水する送水ホース４７が必要である。また、焦点距離を自動的に補正するための自動焦点機構５１も必要で、この電気信号ケーブル４８も必要である。
【００４０】
光ファイバ伝送式のレーザピーニングでは焦点深度が浅いため、正確に施工対象物に焦点を合わせる必要がある。施工対象は湾曲しており、かつ溶接部近傍は溶金などで不定形な曲面となっていることが多く、リアルタイムに焦点を調整することが必要である。
【００４１】
自動焦点機構５１は、超音波モータ５５を駆動アクチュエータとして集光レンズ５４を平行移動させる小型の超音波モータ５５から構成されており、これは、フォトセンサ（図示せず）と、参照光の戻り量を最大となるように焦点位置をフィードバック制御する制御用回路（図示せず）とによって自動制御される。フォトセンサは、原子炉圧力容器上方のオペレーションフロア側に存在する照射点からの焦点計測用参照レーザ光の戻り光の光量を計測する。
【００４２】
自動焦点制御の機能は、制御回路の指令に基づき、超音波モータ５５の駆動により正弦波状に集光レンズ５４を動かし、正弦波の振動中心は常にフォトセンサで捉えた戻り光の平均値が最大となるように制御する。この戻り光が最大となる位置がすなわち焦点位置である。
【００４３】
以上の説明では、工具ヘッドとしてレーザピーニングヘッド４５を取り付ける例を示した。工具ヘッドとしてその他のレーザ加工機（レーザ溶接機、レーザ脱鋭敏化処理機など）を用いることも同様に可能である。これにより、溶接部近傍に発生する応力腐食割れの予防保全や事後保全などを行う加工機に光ファイバによる光伝送を行うことができる。
【００４４】
図３で示した光ファイバを光伝送システムに使用することにより、保全・補修走査機構部３０の動きが軽快になり、従来の導光管を用いた空間伝送式のシステムでは実現できないアクセスが可能となる。
【００４５】
図４は、図３の複合ケーブル４９の構造についての具体的実施の形態の例を示す。一般に、レーザ加工機に使用される光ファイバケーブル４６は線径１ｍｍ程度の細長い純石英ガラスであるが、純石英ガラスで作られたファイバケーブル４６は曲げに弱く、曲げ半径を制限するためのシース管５８で保護されている。シース管５８は数ミリの外径であり、内部はほとんど中空となっている。
【００４６】
図４の実施の形態では、そのシース管５８と光ファイバケーブル４６との空間を送水管（あるいはガス送気管）として利用できるようにした特殊な構造の複合ケーブルである。レーザピーニングヘッド４５の端部には水中コネクタ５０を用意する。この水中コネクタ５０は、軸中心に回転自在な空圧カプラ５０ａ、５０ｂの軸心に光コネクタ５０ｃ、５０ｄを内蔵した構成とし、接続中も軸廻りに回転自在である。
【００４７】
ここで、ガス送気管は、例えばレーザ加工機で溶接を行う場合に、溶接部を部分気中にするための不活性ガスの噴射に用いられる。複合ケーブル４９を用いて、光ファイバケーブル４６中にこの送水ホース４７と電気信号ケーブル４８を入れてしまうことにより、ケーブルの簡素化を図ることができる。
【００４８】
光ケーブルファイバ４６を軸心として電気信号ケーブル４８をツイストに巻き、これらのケーブルとシース管５８との空隙をガス、あるいは水を伝送するホースとして使用し、複合ケーブル４９とすることでスペースの有効活用を図る。また、ケーブルが１本となっているため、複合ケーブルとしても曲げや太さなどの取り扱いも非常に楽になり、保全・補修走査機構部３０の動作が軽快になる作用を有する。
【００４９】
また、レーザピーニングヘッド４５の結合部の水中コネクタ５０は、回転自在な空圧カプラ５０ａ、５０ｂの軸心に光コネクタ５０ｃ、５０ｄを内蔵した構成したことにより、軸中心の捻じれに対しに回転自在であり、施工装置の挿入、装着時に保全・補修走査機構部３０が回っても複合ケーブル４９が捻じれることがない。
【００５０】
図５は、図２の保全・補修走査機構部３０の工具装着部３４の近傍に超音波距離送信センサと超音波距離受信センサを組み込んだ距離計測センサ６０を取り付け、工具ヘッド３５とともに走査、押付けの動作が可能とした例を示す。この構成によれば、超音波距離センサ６０により、施工中に工具ヘッド３５と施工面との距離を実測することができる。
【００５１】
工具装着部３４の近傍に距離センサ６０を取り付けると、工具ヘッド３５とともに距離センサ６０も移動するので、これで壁面までの距離を検出し、押付け量を調整することにより工具ヘッド３５と壁面との距離の制御が可能となり、各種の工具ヘッド３５において、工具ヘッド３５から施工面までの距離の位置合わせが可能となる。
【００５２】
一般に光ファイバ伝送式のレーザ加工機では焦点深度が狭くなり、施工面に対しレーザ光の焦点を高い精度で合わせる必要なあるが、超音波センサを用いることで送信機から発信された音の反射音を受信機で計測し、その伝達時間を正確に計ることで高い精度で三角測量の原理を用いてレーザ加工機から施工面までの距離を高い精度で求めることができ、品質の高いレーザ加工を提供できる。また、超音波センサではさらに施工中、施工点から加工音が発生する音の伝達時間を元に距離計側する方法も行える。
【００５３】
図６は、前述の保全・補修走査機構部３０に、空圧ピストン６１とリニアガイド６２とフェライトスコープ６３から構成される金属表層のフェライト含有量計測のセンシングシステムを取り付ける例を示す。ここでフェライトスコープ６３は、金属（ステンレス鋼）のフェライト含有量を非破壊で測定するセンサである。保全・補修走査機構部３０にフェライトスコープ６３が内蔵されているので、金属表面のフェライト含有量が測定でき、この含有量の値から母材と溶金とを見分けることが可能となる。
【００５４】
フェライトスコープ６３を搭載することにより、施工対象面の溶接部が完全に平面に磨かれているために溶金と母材との境が目視判定できない場合でも、このセンサで表面のフェライト含有量を計測することで溶金と母材との境界を決定することが可能となる。これにより、例えば、応力改善のレーザピーニング施工などのように溶金近傍から数ｍｍの範囲のみを施工すればよいとされているときに、その施工開始点を正確に確定することができ、不必要に広い範囲を施工する必要がなく、施工効率が上がり、施工コストが下がる効果が得られる。
【００５５】
図７は、図１に示した保全・補修作業支援装置１の変形例を示し、アーム４の一つに工具７１を取り付けたものである。これにより、ジェットポンプのディフューザ管１５０の外壁だけでなく内壁の保全・補修施工が可能となる。このように、一つのシステムで内外両面の保全・補修が可能となる経済効果を有する。これは、例えば、外側で補修溶接をしながら、内側からは超音波探傷検査を行うなどの同時作業も可能となる副次効果も有する。
【００５６】
以上の実施の形態では、ジェットポンプのディフューザ管１５０の保全・補修を行うことを例として説明したが、対象部位はジェットポンプのディフューザ管１５０に限らず、原子炉内の筒状のものに広く適用できる。また、検査のみを行う装置にも適用できる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、アクセス性、機動性の高い原子炉内保全・補修装置が実現でき、従来の炉内取扱い機器では実施困難であったジェットポンプのディフューザ管などの保全・補修をも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修作業支援装置の一実施の形態を示す図であって、（ａ）はこれをジェットポンプディフューザ内に入れた状態の部分切欠き立面図、（ｂ）は（ａ）の押付けパッドのＢ−Ｂ線矢視立面図。
【図２】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図３】図２の工具ヘッドの一例であるレーザピーニングヘッドの一実施の形態の部分切欠き拡大立面図。
【図４】図３の水中コネクタを外した状態の水中コネクタ部付近の拡大立断面図。
【図５】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の、図２とは異なる実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図６】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の、図２または図５とは異なる実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図７】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修作業支援装置の、図１とは異なる実施の形態をジェットポンプディフューザ内に入れた状態の部分切欠き立面図。
【符号の説明】
１…保全・補修作業支援装置、２…空圧シリンダ、３…支柱、４…アーム、５…ローラ、６…押付けパッド、７…ロック機構、８…昇降・回転機構、９…空圧シリンダ、１０…張出しリンク機構、１１…パッド、１２…ベース部、１３…電磁石、３０…保全・補修走査機構部、３１…ベースユニット、３２…走査機構、３３…押付け機構、３４…工具装着部、３５…工具ヘッド、３６…車輪、３７ａ、３７ｂ…サーボモータ駆動機構、３８ａ，３８ｂ…ボールネジ、３９ａ，３９ｂ…リニアガイド、４０…リニアガイド、４１…空圧シリンダ、４２…空圧コネクタ、４３…電気コネクタ、４４…水中コネクタ、４５…レーザピーニングヘッド、４６…光ファイバケーブル、４７…送水ホース、４８…電気信号ケーブル、４９…複合ケーブル、５０…水中コネクタ、５０ａ，５０ｂ…水中カプラ、５０ｃ，５０ｄ…光コネクタ、５１…自動焦点機構、５２…水ジェットノズル、５４…集光レンズ、５６…フォトセンサ、５７…制御用回路、５８…シース管、６０…距離計測センサ、６１…空圧ピストン、６２…リニアガイド、６３…フェライトスコープ、７１…工具、１３３…バッフルプレート、１５０…ディフューザ管、１５０ａ…開口部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉内保全・補修装置に関し、特に、例えば沸騰水形原子炉内部のジェットポンプディフーザ管などの筒状部の予防保全や事後保全や補修などの保全作業を水中遠隔で実施するのに好適な原子炉内保全・補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の炉内構造物は、高温高圧環境下において十分な耐食性と高温強度を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼またはニッケル基合金によって構成されている。
【０００３】
しかしながら、炉内構造物のうち、交換困難な部材についてはこれらの部材がプラントの長期に及ぶ運転により厳しい環境に曝され、また中性子照射の影響もあり材料劣化の問題が懸念される。特に、炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。
【０００４】
原子炉予防保全、補修の対象となっている原子炉圧力容器内の構造物には、複雑で狭隘な箇所が存在する（例えば、特開平１１−１７４１９１号公報参照）。沸騰水型原子炉のシュラウド胴外壁とバッフルプレート、および原子炉圧力容器内壁で仕切られた空間（アニュラス部）に存在する溶接構造物は特に複雑で狭隘である。
【０００５】
このシュラウド胴外壁とバッフルプレート、および原子炉圧力容器内壁で仕切られた空間に存在する主な溶接構造物はジェットポンプである。ジェットポンプは、ライザ管、インレットミキサ、ディフューザ管などの要素から構成される複雑な形状のポンプである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ジェットポンプのディフーザ管は、上から、シェルと呼ばれる円錐管状の管と、テールパイプと呼ばれる円筒管と、アダプタ管と呼ばれる円筒管とから構成され、アダプタ管はさらに、二つの円筒管で構成され、アダプタ管の下端がバッフルプレートに溶接されている。その各々が溶接構造体となっており、潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。本発明で施工対象とする個所は、例えばこのディフューザ管の内外面の溶接部近傍である。特に、テールパイプの周囲には差圧計装管がシュラウド外壁との間隙を水平に這っており、それより下の溶接線に対してのアクセスを困難としてしている。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするものであって、例えばジェットポンプのディフューザ管の溶接部などの狭隘な原子炉内部の筒状構造物の検査や保全・補修を、原子炉停止時に水中で遠隔で行うにあたり、施工工具などの精確な位置決めや走査移動を可能とする装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項１の発明は、原子炉停止時にその原子炉内の筒状部の内部に挿入・取出しが可能な保全・補修作業支援装置と、この保全・補修作業支援装置によって前記筒状部の外面に沿って駆動されてその筒状部の外面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行なう保全・補修走査機構部と、を有する原子炉内保全・補修装置であって、前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内に挿入された状態でその筒状部の半径方向に広がることのできる展開機構と、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に対向するように配置される磁石と、前記磁石を前記筒状部の内面に沿って移動させる移動機構と、を有し、前記保全・補修走査機構部は、前記磁石によって吸引され、前記移動機構による前記磁石の動きに追随して駆動されるように構成されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記移動機構は、前記磁石を前記筒状部の軸方向および周方向に移動させることができるように構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部に固定されるロック機構を有し、前記移動機構は、前記ロック機構に対して相対的に前記磁石を移動させるさせるように構成されていること、を特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構は、リンク機構を利用するものであること、を特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内面に押し当てられてこれに沿って回転可能な自在輪を有すること、を特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は磁性体からなり、前記筒状部の外面に沿って回転可能な車輪を有すること、を特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、少なくとも二つの自由度を有するサーボ駆動式の走査機構を有すること、を特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記原子炉内の筒状部はジェットポンプディフューザ管であること、を特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部には前記筒状部の外面にレーザ光を照射するための光学ヘッドが取り付けられており、この光学ヘッドに光を送る光ケーブルを有すること、を特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光を前記筒状部の外面に集光するための自動焦点機構を有すること、を特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光が照射される筒状部の外面に水またはガスを噴射するノズルと、このノズルに水またはガスを供給するホースを有し、このホースは少なくとも部分的に前記光ケーブルと一体化されて複合構造になっていること、を特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記複合構造は、前記水またはガスが通る空間の中に前記光ケーブルが配置された構造であること、を特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面に超音波を当ててその超音波の反射波を受信する超音波センサを有すること、を特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面の金属表層のフェライト含有量を計測する計測システムを有すること、を特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５の発明は、請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に沿って駆動され、その筒状部の内面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行う内面保全・補修走査機構部をさらに有すること、を特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る原子炉保全・補修装置の一実施の形態の保全・補修作業支援装置１を沸騰水型原子炉のジェットポンプのディフューザ管１５０内に設置した状態を示す。ディフューザ管１５０は原子炉圧力容器（図示せず）内でバッフルプレート１３３上に溶接されている。保全・補修作業支援装置１が図１に示すように設置される前に、原子炉は停止され、原子炉圧力容器の蓋（図示せず）が開放され、ディフューザ管１５０の上方に位置するジェットポンプのインレットミキサ（図示せず）が取り外されており、ディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａが開放されている。また、図１に示すディフューザ管１５０周辺全体が、水で満たされている。
【００２３】
保全・補修作業支援装置１は、ディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａより挿入可能な縦に長い外観をしており、空圧シリンダ２、支柱３、傘のような構成により開いたり閉じたりが可能なリンク構造のアーム４と、アーム４の先端にはボールポイントのローラ５を有する押付けパッド６と、ロック機構７と、昇降・回転機構８とから構成される。
【００２４】
本実施の形態では、リンク構造のアーム４の数を四つで構成する例を示す。この各アーム４はリンク４ａにより同時に開いたり閉じたりが可能な構成となっており、その駆動は空圧シリンダ２による。空圧シリンダ２はスプリング復帰式のシリンダであり、アーム４が閉じる方向は空圧がスプリングの復元力だけで動作可能な構成となっている。
【００２５】
ロック機構７は、空圧シリンダ９と、２対の張出しリンク機構１０と、パッド１１とから構成され、ディフューザ管１５０の末端入口内部で保全・補修作業支援装置１のベース部１２を固定する機能を持つ。なお、一つまたは複数のアーム４には電磁石１３が内蔵されており、後述の保全・補修走査機構部３０（図２参照）をディフューザ管１５０の壁面を介して磁気吸着可能な構成としている。
【００２６】
図２は、図１の保全・補修作業支援装置１と組み合わせて使用される保全・補修走査機構部３０の一実施の形態を示す。保全・補修走査機構部３０は、ベースユニット３１と走査機構３２と押付け機構３３と工具装着部３４と各種の工具ヘッド３５とからなる。ベースユニット３１には磁性体の素材からなるボールキャスター状の回転自在の車輪３６が複数あり、そのレイアウトは図１の電磁石１３のＮ極、Ｓ極の位置、数と一致している。
【００２７】
走査機構３２は、直交する２自由度の直動機構であり、二つのサーボモータ駆動機構３７ａ、３７ｂと、ボールネジ３８ａ、３８ｂ、リニアガイド３９ａ、３９ｂから構成される。押付け機構３３は、リニアガイド４０、空圧シリンダ４１から構成される。工具装着部３４は、例えば市販の空圧コネクタ４２や電気コネクタ４３などを集合した複合型の水中コネクタ４４を内蔵したボルト接合の接合部である。
【００２８】
本実施の形態では、まず、ジェットポンプの構成要素であるヘッドボルト、１８０度エルボ、バレルなどから構成されるインレットミキサ（図示せず）を外し、ディフューザ管１５０の上端が上方から覗ける状態にし、その開口部１５０ａより保全・補修作業支援装置１を侵入させる。保全・補修作業支援装置１は吊り具（図示せず）を用いて炉内水中へ吊り降ろし、開口部１５０ａよりディフーザ管１５０内部へ挿入させる。
【００２９】
保全・補修作業支援装置１の外形寸法を、リンク４ａを閉じた状態ではディフューザ管１５０の上端の開口部１５０ａよりも小さくし、開いた状態ではディフューザ管１５０の内径よりも大きくすることができる。リンク４ａを閉じた状態でロック機構７のパッド１１がディフューザ管１５０上端に達する位置まで保全・補修作業支援装置１をディフューザ管１５０内部に挿入し、その位置で、ロック機構７の空圧シリンダ９によりリンク機構１０を動作させパッド１１をディフューザ管１５０内壁に押し当て、保全・補修作業支援装置１のベース部１２を固定する。
【００３０】
さらに、空圧シリンダ２に圧力をかけてリンク４ａを開き、アーム４の先端の押付けパッド６をディフューザ管１５０内壁に押し当てる。押付けパッド６にはローラ５がついており、回転・昇降機構８の機構の駆動により壁面に沿って周方向に回転、軸方向に移動が可能である。この押付けパッド６の一つには強力な電磁石１３が内蔵されており、保全・補修走査機構部３０（図２）をディフューザ管１５０壁面を介して磁気吸着させることができ、これを吸着させながら、回転・昇降機構８の動作により、保全・補修走査機構部３０を任意の位置に移動させることが可能である。
【００３１】
次に、保全・補修走査機構部３０を吊り具により炉内へ吊り降ろし、ディフューザ管１５０の外壁に近づける。保全・補修走査機構部３０の車輪３６がディフューザ管１５０内壁に押し付けられている保全・補修作業支援装置１の電磁石１３に接近すると、磁界を形成し、保全・補修走査機構部３０はディフューザ管１５０外壁に吸着される。
【００３２】
車輪３６と電磁石１３の数は同じで１対１に対応し、互いに吸着しあい、保全・補修走査機構部３０の姿勢は一義に決定され、この姿勢を保ちながらディフューザ管１５０外壁上を移動することが可能となる。吸着後、押付け機構３３で工具ヘッド３５を壁面に押し付け、走査機構３２の２自由度を用いて、一定の範囲の施工を実施する。例えば、レーザピーニング施工の場合（後述。図３参照）の具体的施工方法は、１軸は走査軸にもう１軸は送り軸に使用する。走査軸は、一定の速度で繰り返し走査移動を行い、一走査移動ごとに、送り軸を一ピッチ移動させることで施工を行う。
【００３３】
工具装着部３４には、複合式の水中コネクタ４４が内蔵されており、各種工具で共有使用が可能なユーティリティ、例えばパージ圧や、水、ガスの供給などは工具装着部３４のコネクタを介して供給を受けることも可能である。
【００３４】
従来は、例えばジェットポンプのディフューザ管１５０の下部周辺の溶接線の予防保全や補修作業は、対象個所が狭隘で、かつその侵入経路が差圧計装管に妨げられているがために、実施が極めて困難であった。しかし、図１、図２で示すようにディフューザ管１５０内側に電磁石１３を有する保全・補修作業支援装置１を入れて誘導することで、アクセスが容易になる。従来では直接単独の施工装置でディフューザ管１５０外面を移動する方法を採っていたが、本実施の形態によれば、極めて小型軽量な施工装置により、正確で信頼性の高い施工が実現可能となる。
【００３５】
図３は、図２に示す保全・補修走査機構部３０の工具ヘッド３５としてレーザピーニングヘッド４５を装着した例を示す。そのレーザピーニングヘッド４５は、レーザ光を伝送する光ファイバケーブル４６、送水ホース４７、電気信号ケーブル４８から構成される複合ケーブル４９と、水中コネクタ部５０と、自動焦点機構５１と、水ジェットノズル５２とから主に構成される。自動焦点機構５１はさらに、超音波モータ５５を駆動アクチュエータとして集光レンズ５４を平行移動させる構造となっている。
【００３６】
通常、溶接構造物の溶接部近傍には溶接施工時に引張り応力が表面に残る。この表面の引張りの応力状態をそのままにして、溶存酸素が存在する水中下で、長時間放射線に曝されると応力腐食割れが発生することがある。この応力腐食割れは、溶接部近傍の表面応力状態を機械的な加工により圧縮応力状態にすることにより予防することがができる。
【００３７】
この応力改善の工法の一つとしてレーザピーニング工法がある。レーザピーニングとは、水中下で強力な出力レベルのレーザパルス光を金属表面にパルス照射する加工方法である。原理は、強烈な光エネルギーで照射表面に金属プラズマを発生させ、そのプラズマが発生するときの圧力波により表面応力状態を圧縮に変える方法である。この施工方法では、強力なパルスレーザ光を炉内対象物まで伝送することが肝要である。
【００３８】
図３に示すように、光ファイバケーブル４６を用いて伝送する方法によれば、ヘッドの動きに合わせて機械的に変形することが必要な伝送管方式に比べ、曲げに対して柔軟な光ファイバ伝送としているため、シュラウド胴や差圧計装管の障害物がある環境でも、容易に光を送ることができ、かつ、ディフューザ管１５０の周囲を回すことも可能となる。
【００３９】
レーザピーニングの施工では、シース管５８で保護された光ファーバーケーブル４６の他に、照射光路中を光路を妨げる不純物が存在しない透明な水で保護する必要があり、清浄水を送水する送水ホース４７が必要である。また、焦点距離を自動的に補正するための自動焦点機構５１も必要で、この電気信号ケーブル４８も必要である。
【００４０】
光ファイバ伝送式のレーザピーニングでは焦点深度が浅いため、正確に施工対象物に焦点を合わせる必要がある。施工対象は湾曲しており、かつ溶接部近傍は溶金などで不定形な曲面となっていることが多く、リアルタイムに焦点を調整することが必要である。
【００４１】
自動焦点機構５１は、超音波モータ５５を駆動アクチュエータとして集光レンズ５４を平行移動させる小型の超音波モータ５５から構成されており、これは、フォトセンサ（図示せず）と、参照光の戻り量を最大となるように焦点位置をフィードバック制御する制御用回路（図示せず）とによって自動制御される。フォトセンサは、原子炉圧力容器上方のオペレーションフロア側に存在する照射点からの焦点計測用参照レーザ光の戻り光の光量を計測する。
【００４２】
自動焦点制御の機能は、制御回路の指令に基づき、超音波モータ５５の駆動により正弦波状に集光レンズ５４を動かし、正弦波の振動中心は常にフォトセンサで捉えた戻り光の平均値が最大となるように制御する。この戻り光が最大となる位置がすなわち焦点位置である。
【００４３】
以上の説明では、工具ヘッドとしてレーザピーニングヘッド４５を取り付ける例を示した。工具ヘッドとしてその他のレーザ加工機（レーザ溶接機、レーザ脱鋭敏化処理機など）を用いることも同様に可能である。これにより、溶接部近傍に発生する応力腐食割れの予防保全や事後保全などを行う加工機に光ファイバによる光伝送を行うことができる。
【００４４】
図３で示した光ファイバを光伝送システムに使用することにより、保全・補修走査機構部３０の動きが軽快になり、従来の導光管を用いた空間伝送式のシステムでは実現できないアクセスが可能となる。
【００４５】
図４は、図３の複合ケーブル４９の構造についての具体的実施の形態の例を示す。一般に、レーザ加工機に使用される光ファイバケーブル４６は線径１ｍｍ程度の細長い純石英ガラスであるが、純石英ガラスで作られたファイバケーブル４６は曲げに弱く、曲げ半径を制限するためのシース管５８で保護されている。シース管５８は数ミリの外径であり、内部はほとんど中空となっている。
【００４６】
図４の実施の形態では、そのシース管５８と光ファイバケーブル４６との空間を送水管（あるいはガス送気管）として利用できるようにした特殊な構造の複合ケーブルである。レーザピーニングヘッド４５の端部には水中コネクタ５０を用意する。この水中コネクタ５０は、軸中心に回転自在な空圧カプラ５０ａ、５０ｂの軸心に光コネクタ５０ｃ、５０ｄを内蔵した構成とし、接続中も軸廻りに回転自在である。
【００４７】
ここで、ガス送気管は、例えばレーザ加工機で溶接を行う場合に、溶接部を部分気中にするための不活性ガスの噴射に用いられる。複合ケーブル４９を用いて、光ファイバケーブル４６中にこの送水ホース４７と電気信号ケーブル４８を入れてしまうことにより、ケーブルの簡素化を図ることができる。
【００４８】
光ケーブルファイバ４６を軸心として電気信号ケーブル４８をツイストに巻き、これらのケーブルとシース管５８との空隙をガス、あるいは水を伝送するホースとして使用し、複合ケーブル４９とすることでスペースの有効活用を図る。また、ケーブルが１本となっているため、複合ケーブルとしても曲げや太さなどの取り扱いも非常に楽になり、保全・補修走査機構部３０の動作が軽快になる作用を有する。
【００４９】
また、レーザピーニングヘッド４５の結合部の水中コネクタ５０は、回転自在な空圧カプラ５０ａ、５０ｂの軸心に光コネクタ５０ｃ、５０ｄを内蔵した構成したことにより、軸中心の捻じれに対しに回転自在であり、施工装置の挿入、装着時に保全・補修走査機構部３０が回っても複合ケーブル４９が捻じれることがない。
【００５０】
図５は、図２の保全・補修走査機構部３０の工具装着部３４の近傍に超音波距離送信センサと超音波距離受信センサを組み込んだ距離計測センサ６０を取り付け、工具ヘッド３５とともに走査、押付けの動作が可能とした例を示す。この構成によれば、超音波距離センサ６０により、施工中に工具ヘッド３５と施工面との距離を実測することができる。
【００５１】
工具装着部３４の近傍に距離センサ６０を取り付けると、工具ヘッド３５とともに距離センサ６０も移動するので、これで壁面までの距離を検出し、押付け量を調整することにより工具ヘッド３５と壁面との距離の制御が可能となり、各種の工具ヘッド３５において、工具ヘッド３５から施工面までの距離の位置合わせが可能となる。
【００５２】
一般に光ファイバ伝送式のレーザ加工機では焦点深度が狭くなり、施工面に対しレーザ光の焦点を高い精度で合わせる必要なあるが、超音波センサを用いることで送信機から発信された音の反射音を受信機で計測し、その伝達時間を正確に計ることで高い精度で三角測量の原理を用いてレーザ加工機から施工面までの距離を高い精度で求めることができ、品質の高いレーザ加工を提供できる。また、超音波センサではさらに施工中、施工点から加工音が発生する音の伝達時間を元に距離計側する方法も行える。
【００５３】
図６は、前述の保全・補修走査機構部３０に、空圧ピストン６１とリニアガイド６２とフェライトスコープ６３から構成される金属表層のフェライト含有量計測のセンシングシステムを取り付ける例を示す。ここでフェライトスコープ６３は、金属（ステンレス鋼）のフェライト含有量を非破壊で測定するセンサである。保全・補修走査機構部３０にフェライトスコープ６３が内蔵されているので、金属表面のフェライト含有量が測定でき、この含有量の値から母材と溶金とを見分けることが可能となる。
【００５４】
フェライトスコープ６３を搭載することにより、施工対象面の溶接部が完全に平面に磨かれているために溶金と母材との境が目視判定できない場合でも、このセンサで表面のフェライト含有量を計測することで溶金と母材との境界を決定することが可能となる。これにより、例えば、応力改善のレーザピーニング施工などのように溶金近傍から数ｍｍの範囲のみを施工すればよいとされているときに、その施工開始点を正確に確定することができ、不必要に広い範囲を施工する必要がなく、施工効率が上がり、施工コストが下がる効果が得られる。
【００５５】
図７は、図１に示した保全・補修作業支援装置１の変形例を示し、アーム４の一つに工具７１を取り付けたものである。これにより、ジェットポンプのディフューザ管１５０の外壁だけでなく内壁の保全・補修施工が可能となる。このように、一つのシステムで内外両面の保全・補修が可能となる経済効果を有する。これは、例えば、外側で補修溶接をしながら、内側からは超音波探傷検査を行うなどの同時作業も可能となる副次効果も有する。
【００５６】
以上の実施の形態では、ジェットポンプのディフューザ管１５０の保全・補修を行うことを例として説明したが、対象部位はジェットポンプのディフューザ管１５０に限らず、原子炉内の筒状のものに広く適用できる。また、検査のみを行う装置にも適用できる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、アクセス性、機動性の高い原子炉内保全・補修装置が実現でき、従来の炉内取扱い機器では実施困難であったジェットポンプのディフューザ管などの保全・補修をも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修作業支援装置の一実施の形態を示す図であって、（ａ）はこれをジェットポンプディフューザ内に入れた状態の部分切欠き立面図、（ｂ）は（ａ）の押付けパッドのＢ−Ｂ線矢視立面図。
【図２】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図３】図２の工具ヘッドの一例であるレーザピーニングヘッドの一実施の形態の部分切欠き拡大立面図。
【図４】図３の水中コネクタを外した状態の水中コネクタ部付近の拡大立断面図。
【図５】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の、図２とは異なる実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図６】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修走査機構部の、図２または図５とは異なる実施の形態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ｂ）を上から見た平面図。
【図７】本発明に係る原子炉内保全・補修装置の保全・補修作業支援装置の、図１とは異なる実施の形態をジェットポンプディフューザ内に入れた状態の部分切欠き立面図。
【符号の説明】
１…保全・補修作業支援装置、２…空圧シリンダ、３…支柱、４…アーム、５…ローラ、６…押付けパッド、７…ロック機構、８…昇降・回転機構、９…空圧シリンダ、１０…張出しリンク機構、１１…パッド、１２…ベース部、１３…電磁石、３０…保全・補修走査機構部、３１…ベースユニット、３２…走査機構、３３…押付け機構、３４…工具装着部、３５…工具ヘッド、３６…車輪、３７ａ、３７ｂ…サーボモータ駆動機構、３８ａ，３８ｂ…ボールネジ、３９ａ，３９ｂ…リニアガイド、４０…リニアガイド、４１…空圧シリンダ、４２…空圧コネクタ、４３…電気コネクタ、４４…水中コネクタ、４５…レーザピーニングヘッド、４６…光ファイバケーブル、４７…送水ホース、４８…電気信号ケーブル、４９…複合ケーブル、５０…水中コネクタ、５０ａ，５０ｂ…水中カプラ、５０ｃ，５０ｄ…光コネクタ、５１…自動焦点機構、５２…水ジェットノズル、５４…集光レンズ、５６…フォトセンサ、５７…制御用回路、５８…シース管、６０…距離計測センサ、６１…空圧ピストン、６２…リニアガイド、６３…フェライトスコープ、７１…工具、１３３…バッフルプレート、１５０…ディフューザ管、１５０ａ…開口部。
Claims (15)
- 原子炉停止時にその原子炉内の筒状部の内部に挿入・取出しが可能な保全・補修作業支援装置と、この保全・補修作業支援装置によって前記筒状部の外面に沿って駆動されてその筒状部の外面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行う保全・補修走査機構部と、を有する原子炉内保全・補修装置であって、
前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内に挿入された状態でその筒状部の半径方向に広がることのできる展開機構と、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に対向するように配置される磁石と、前記磁石を前記筒状部の内面に沿って移動させる移動機構と、を有し、
前記保全・補修走査機構部は、前記磁石によって吸引され、前記移動機構による前記磁石の動きに追随して駆動されるように構成されていること、
を特徴とする原子炉内保全・補修装置。 - 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記移動機構は、前記磁石を前記筒状部の軸方向および周方向に移動させることができるように構成されていること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部に固定されるロック機構を有し、前記移動機構は、前記ロック機構に対して相対的に前記磁石を移動させるさせるように構成されていること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構は、リンク機構を利用するものであること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記前記保全・補修作業支援装置は、前記筒状部内面に押し当てられてこれに沿って回転可能な自在輪を有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は磁性体からなり、前記筒状部の外面に沿って回転可能な車輪を有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、少なくとも二つの自由度を有するサーボ駆動式の走査機構を有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記原子炉内の筒状部はジェットポンプディフューザ管であること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部には前記筒状部の外面にレーザ光を照射するための光学ヘッドが取り付けられており、この光学ヘッドに光を送る光ケーブルを有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光を前記筒状部の外面に集光するための自動焦点機構を有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項９に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記レーザ光が照射される筒状部の外面に水またはガスを噴射するノズルと、このノズルに水またはガスを供給するホースを有し、このホースは少なくとも部分的に前記光ケーブルと一体化されて複合構造になっていること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記複合構造は、前記水またはガスが通る空間の中に前記光ケーブルが配置された構造であること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面に超音波を当ててその超音波の反射波を受信する超音波センサを有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記保全・補修走査機構部は、前記筒状部の外面の金属表層のフェライト含有量を計測する計測システムを有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
- 請求項１に記載の原子炉内保全・補修装置において、前記展開機構の先端部付近に取り付けられて前記筒状部の内面に沿って駆動され、その筒状部の内面の検査、保全または補修の少なくとも一つを行う内面保全・補修走査機構部をさらに有すること、を特徴とする原子炉内保全・補修装置。
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