JP3895365B2 - 原子炉内構造物の予防保全・補修装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば原子炉発電所プラント等における原子炉圧力容器内および炉内構造物
をレーザー法により予防保全および補修するための原子炉内構造物の予防保全・補修装置
に関する。

軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の原子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。

しかしながら、原子炉内構造物のうち、交換困難な部材についてはこれらの部材がプラ
ントの長期におよび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。特に原子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。

最近、原子力発電プラントの安定運転のため、予防保全対策として種々の材料の表面改
良技術が開発されている。その中でレーザー光を材料表面に照射して表面の改質を行う技
術が、先願発明として開示されている。

そのうち、特許文献１には、パルスレーザー装置からレーザー光を反射鏡を通して被加
工物（施工面）の表面に照射し、その施工面での照射位置を変えながら、施工面での残留
引張り応力を圧縮応力に変える方法が開示されている。

また、特許文献２には、冷却水に浸された施工面に可視波長を持つ高出力，短パルスの
レーザー光を照射して、施工面の残留応力改善，亀裂除去またはクラッドの除去を行う方
法が開示されている。
特開平７−２４６４８３号公報 特開平８−２０６８６９号公報

前記特許文献１，２に開示された技術は、レーザー光の伝送に、柔軟，小径で炉内対象
物までのレーザー光の送り手段が容易となる光ファイバーを使用した点で共通点がある方
法であるが、反面、一旦、ファイバーを通過したレーザー光は、空間伝送時だけで伝送し
た場合と比較し、レーザー投射ヘッドの焦点深度が非常に浅くなり、わずかな位置ずれで
も施工不良となるため、レーザー投射ヘッドから施工点までの位置決め精度を行う必要が
ある点で技術的課題を有していた。

そこで、上記課題に鑑み、本願発明者らはレーザー投射ヘッドの高度な位置決め制御を
不要とするため、空間伝送方式でレーザー光をオペレーションフロア上、あるいはシュラ
ウド胴上部から原子炉内の施工部位まで伝送する方法を発明して、特にシュラウド胴内部
の原子炉内構造物を対象にしたレーザー光伝送方法を実現できる原子炉内予防保全補修装
置を、特願平８−２５６５３２号により特許出願した。

この特許出願において、レーザー伝送の方法は、沸騰水型原子炉のシュラウド内壁、お
よびシュラウド内の炉内構造物の溶接部位の予防保全・補修には適した装置である。しか
しながら、シュラウド胴の外側、すなわちシュラウド胴外壁，圧力容器内壁、およびバッ
フルプレートに挟まれた狭い円環状の空間でその隙間にジェットポンプが林立しているア
ニュラス部と呼ばれている場所の場合は、レーザー光を通す導光管をジェトポンプなどの
障害物を避けながら円環状の施工空域に挿入，接近し、また効率よく炉心から３６０度横
方向に移動可能な具体的な機構，形態が開示されていなかった。

そこで、本願発明者らは、前記アニュラス部への導光管を用いてのレーザー光の伝送方
式が効率よく炉内構造物の予防保全・補修を行うことができ、その具体的な施工装置、機
構形態を提供できることを見出した。

本発明の目的は特に原子炉圧力容器内の冷却水の水中環境下で、炉内構造物であるシュ
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
る溶接構造物表面を対象に、溶接施工時の熱影響を受け発生した残留引張り応力を圧縮応
力に変える溶接線近傍の表層の応力改善、また鋭敏化した金属組織の表面改質，溶接補修
を行うことができるレーザー法による原子炉予防保全・補修装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、オペレーションフロアまたは原子炉プールの上方に設置されたレーザー発振器と、このオペレーションフロア上に仮設したレール上に設けられ前記原子炉プール上を跨ぐように設置した移動式の支柱と、この支柱に保持され一端が前記レーザー発振器の投射口に接続された第１の導光管と、この第１の導光管の他端に接続された反射角度修正機構を有する反射ミラーを備えた第１の反射ミラーボックスと、前記支柱に搭載された第１の反射ミラーボックスに上端が接続されて鉛直に垂下し前記反射ミラーからのレーザー光を前記原子炉圧力容器内へ空間伝送する多段組立式の導光管マストと、この導光管マストの下端に上面が接続し反射角度修正機構を有するミラーを備えた第２の反射ミラーボックスと、この第２の反射ミラーボックスに接続した第２の導光管と、この第２の導光管を搭載し前記原子炉圧力容器内のシュラウド胴上に設置されこのシュラウド胴外周に沿って旋回可能な機構を有する旋回台車と、この旋回台車と遠隔着脱可能な機構を有しかつ前記第２の導光管に接続するレーザー施工装置とを具備してなることを特徴とする。

本発明によれば、原子炉プールの上方またはオペレーションフロア上に設置されたレー
ザー発振器から発射したレーザー光を、第１の導光管を通して炉心中心に設けた多段式組
立て式の導光管マストを通し、炉心軸方向に真下へ（炉心に近づく方向に）空間伝送する
。その後、シュラウド胴上に炉心に対して水平に設けられた第２の導光管（水平導光管）
により横方向（炉心の径方向）に送り、更にレーザー施工装置によりシュラウド胴外周で
更に原子炉圧力容器とシュラウド胴との間に形成されるアニュラス部内の施工対象物に照
射する。これにより、効率よくレーザー光を原子炉プール上方またはオペレーションフロ
ア上から炉内アニュラス部内部の施工対象域まで送ることができる。

ここで、好適な構成として、各構成要素の導光管は端面をガラスで仕切られ独立して設
定され、任意に分割、遠隔着脱が可能な構成とすることが考えられる。

本発明によれば、レーザー光の伝送経路を、第１、第２の導光管、シュラウド上部に設
けられている上部格子板に設置した旋回台車、およびレーザー施工装置に３分割すること
で柔軟に対応可能となり、各種レーザー施工装置を炉内で簡便に交換可能とし、かつ導光
管と旋回台車は共通使用が可能であり、効率よく作業場所の変更、移動をすることができ
る。

本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の実施の形態を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態を説明するための全体構成について、特に、オ
ペレーションフロア１から原子炉圧力容器２内に設置されている炉心シュラウド胴６上部
までを中心に示している。オペレーションフロア１上に、自動アライメント装置やポジシ
ョンセンサ（ＰＳＤ）などを含むレーザー発振器70，電源装置71および制御装置72を設置
する。レーザー発振器70に導光管25を接続し、導光管25に第１の反射ミラーボックスとし
て移動式反射ミラーボックス24を接続する。

レーザー発振器70からのレーザー光は原子炉圧力容器２内の炉心中心に向かって水平に
発振されるように位置決め，調整を行い、導光管25で光が漏れないように外部と遮断する
。導光管25の荷重を支える支柱20は原子炉プール７を跨ぐように原子炉プール７上に設置
する。

支柱20の中央には、前記移動式反射ミラーボックス24が搭載され、この移動式反射ミラ
ーボックス24はその下部に車輪58が設けられてレール23上に載っており、任意に移動自在
で位置調整が可能とし、前記導光管25の後端部を接続する。

移動式反射ミラーボックス24には、遠隔での角度の自動調整が可能な自動アライメント
機能付きの90度反射ミラー（図示せず）が内蔵されており、レーザー発振器70から導光管
25を通るレーザー光を直角に曲げ、炉心に向かって真下へレーザー光を下降させる構成に
なっている。

このレーザー光を原子炉プール７内のプール水から保護し、気中伝送を実現するため、
この移動式反射ミラーボックス24の下面に１本の長さ約４ｍがあり４本で総長約16ｍ、末
端が平板ガラス55（図４を参照）で閉じられている多段組立式の導光管マスト26を垂れ下
げて設ける。導光管マスト26の下端部は旋回台車27上に設けた旋回中心に位置する旋回機
構28の導光管ガイド34に差し込まれる。

旋回台車27は、旋回中心の下面にクランプ機構33が設けられ、このクランプ機構33を炉
心シュラウド胴６の上部に組み込まれた上部格子板３の炉心中心位置の格子に挿入してロ
ックした状態とする。また、旋回台車27の他方の下端面に車輪32を有し、この車輪32によ
り旋回台車27は炉心シュラウド胴６の外周上部リング４上に載って炉心シュラウド胴６の
外周に沿って移動自在となっている。

旋回台車27上には水平に旋回中心から法線方向に向かって、前記導光管マスト26からレ
ーザー光を導く水平導光管29が設置されており、水平導光管29はアニュラス用レーザー施
工装置73に接続し、このレーザー施工装置73へレーザー光を空間伝送可能な構成になって
いる。

導光管マスト26の下端には図示していないが、上面が接続し少なくとも１個のミラーか
ら構成される角度修正用自動アライメント機構を有する第２の反射ミラーボックスが接続
されている。この反射ミラーボックスが水平導光管29と接続している。

アニュラス用レーザー施工装置73は、クランプ機構31によって旋回台車27と固定される
。このクランプ機構31はスライド機構30によって炉心中心から半径方向にスライド移動可
能な構造となっている。

図２は、本発明の第１の実施の形態の第１実施例を説明するための一部側面で示す断面
図である。図２中、符号80は導光管で、この導光管80は図１に示した導光管25，導光管マ
スト26および水平導光管29に対応するものである。導光管80の各末端に、両面をよく研磨
し、平面度，平行度を精度よく加工した平板ガラス81を嵌め込み、Ｏリング82により気密
構造とする。

また、その平板ガラスの外側の周囲３個所に水ノズル83を中心に向け取り付ける。導光
管80の一部にタップ穴86をあけ、このタップ穴86に空圧コネクタ84をねじ込んで取り付け
、空圧コネクタ84に空圧ホース85を接続する。空圧ホース85は図１に示したオペレーショ
ンフロア１上に設置した空圧ユニット（図示せず）まで伸ばす。空圧ユニットは、窒素ボ
ンベを供給源とし、100％乾き窒素ガスを導光管80へ供給することができるようになって
いる。

図３は、本実施の形態の第２実施例で、多段組立式導光管26の中間の接合部の構造を示
した図である。各導光管26の末端にはフランジ67が取付けられており、ボルト65とナット
66によって接続，固定されており、フランジ接合面はＯリング68によって気密性になって
いる。ボルト65は、蝶番64によって導光管26に固定されており接続作業時誤って脱落しな
い構造になっている。符号69はレーザー光で導光管26内の通過状態を示している。

図４は、本実施の形態の第３実施例で、旋回台車27の構造と上部格子板３および炉心シ
ュラウド胴６に取付けた状態を示している。旋回台車クランプ機構33は、エアーシリンダ
39，リンク40，パッド41から構成する。この旋回台車クランプ機構33の上に旋回機構28が
設置される。旋回機構28は、ベアリング42，電動モータ43，ギヤ44，45から構成する。

旋回回転軸は前記旋回台車クランプ機構33の中心と一致させる。車輪32は、旋回用の車
輪で上部シュラウド胴６ａの上端部に設けた上部リング４上を走行する位置に取り付ける
。また、ガイドローラ46をエアーシリンダ47により上部リング４の内側に設けたスカート
５の内面に押し当て可能な位置関係に取り付ける。

また、旋回回転軸上に多段組立式導光管マスト26のレーザー光69ａの光軸が来るように
導光管マスト26の受け台である導光管ガイド34を設置する。導光管ガイド34は、自在に回
転できるようにベアリング35を介して水平導光管29に取り付けられている。導光管ガイド
34は平板ガラス56ａで仕切られ前記導光管29を気密に保っている。

導光管ガイド34の上端はすり鉢状に形成されており、多段組立式導光管26の挿入をガイ
ドする。導光管ガイド34には給水入口ライン37と給水出口38が設けられており、導光管26
の平板ガラス55と平板ガラス56ａの間の間隙に溜まる水を循環できるような構造になって
いる。

水平導光管29の内部には、レーザー光69を約45度に反射させる反射ミラー53，54があり
、多段組立式導光管マスト26から降りてきたレーザー光69を反射ミラー53で見込み角45度
の角度で曲げ反射ミラー54へ入光させ、さらに見込み角45度の角度で曲げて水平方向に導
光管29にもう片方の端面の平板ガラス56ｂへ抜けさせる構成とする。

ここで、反射ミラー53，54は、ミラー角度を遠隔で修正可能な２軸の電動式ミラーを使
用する。反射ミラー53の電動アクチュエータは電動モータを使用し、広い角度を調整可能
とし、低速度の粗調整用自動アライメントに使用する。他方の反射ミラー54の電動アクチ
ュエータはピエゾ素子を使用し、調整角度は少ないが、高速，高分解能，高精度での調整
可能とし、高速の微調整用自動アライメントに使用する。

水平導光管29とアニュラス用レーザー施工装置73とのレーザー伝送は、一旦水中を介し
て行う構成とし、水平導光管29のレーザー出口側の平板ガラス56ｂとアニュラス用レーザ
ー施工装置73のレーザー入口の平板ガラス90とは光軸を一致させ、互いに対面するように
旋回台車27上の伸縮台48上に固定させる。

伸縮台48はスライド機構30によって炉心中心から半径方向に遠隔操作でスライドできる
ようにする。実施の形態では、スライド機構30をリニアガイド49，モータ59，ボールネジ
60で実現する。

伸縮台48には、アニュラス用レーザー施工装置73の位置決め用位置決めピン52と、アニ
ュラス用レーザー施工装置73を設置後にこれを固定するためのクランプ機構31を備えてい
る。また、水平導光管29のレーザー出口付近は伸縮自在の蛇腹管50で構成されており、エ
アーシリンダ47により前記レーザー出口はスライド可能であり、アニュラス用レーザー施
工装置73を設置作業中に一時水平導光管29のレーザー出口を避難させることが可能である
。

図５は本実施の形態の第４実施例で、上述した支柱20を移動式とした場合の構造を示し
た図である。平板状支柱20の両側には車輪21が取付けられており、この移動式支柱20をオ
ペレーションフロア１上に仮設したレール22上に設置し、この移動式支柱20上に、自動ア
ライメント装置やポジションセンサ（ＰＳＤ）（図示せず）などを含むレーザー発振器70
と、電源装置71，導光管25，移動式反射ミラーボックス24などを搭載する。なお、オペレ
ーションフロア１上には制御盤72を設置する。

支柱20の中央には、移動式反射ミラーボックス24が搭載されている。この移動式反射ミ
ラーボックス24は、図１に示したように車輪58が取付けられてレール23上に載っており任
意に移動可能で位置調整が可能とし、前記導光管25を接続している。この導光管25は、一
部が蛇腹管構造となっており、移動式反射ミラーボックス24の位置調整を可能とする。

移動式反射ミラーボックス24には、遠隔での角度の自動調整が可能な自動アライメント
機能付きの90度反射ミラーが内蔵されており、レーザー発振器70からのレーザー光を直角
に曲げ、炉心に向けて真下へレーザー光を落とす構成となっている。

図６は、本実施の形態の第５実施例におけるアニュラス用レーザー施工装置73を一部断
面で示す鳥瞰図である。アニュラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン
穴100があり、旋回台車27の伸縮台48に付いている位置決めピン52が差し込まれている。
さらに旋回台車27のクランプ機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを
固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラーが内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に下がった導光
管101へ約90度曲げている。

導光管101は長尺の２段の中空シリンダ形状のパイプで、その先端にレーザー投射ヘッ
ド102、固定部103を装備し、その外形はジェットポンプ108のディフューザ106を通過可能
な寸法とする。図７（ａ）に示すように、導光管101にはボールネジ104およびモータ105
が取付けられ、これらによって遠隔操作で伸縮自在となっている。

図７（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第６実施例である。導光管101とレーザー投射
ヘッド102との間にはゴムなど弾性薄膜を素材とした中空袋状の固定部103が設けられてお
り、固定部103には図示はしてないが圧力ホースが接続されており、圧力ホースは図１に
示すオペレーションフロア１まで伸びており、地上側の制御盤空圧回路へ接続されている
。

図８は、本実施の形態の第７実施例の構成を示すものである。本実施例では、固定部10
3をリンク機構110，パッド111および液圧シリンダ112から構成する。図９は、本実施の形
態の第８実施例のアニュラス用レーザー施工装置73の構成を示している。アニュラス用レ
ーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、旋回台車27の伸縮台48に
付いている位置決めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ機構31によ
りアニュラス用レーザー施工装置73を設置後、これを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラーが内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に下がった回転
式導光管120へ約90度曲げている。回転式導光管120の下端は、ディフューザ106の上端穴
に着座する形状となっている。

ライザーブラケット107から下方の回転式導光管120の下部に施工アーム121が接続され
ており、回転式導光管120と施工アーム121は接続機構122ａ，122ｂにより遠隔で着脱可能
となっている。施工アーム121の下端に短尺アーム132を介してレーザー投射ヘッド102が
取付けられている。

図10に、本実施の形態の第９実施例の具体的構造を示す。回転式導光管120の下端には
、着座部123があり、着座部123は、ベアリング124ａ，クランプ機構129，Ｏリング126ａ
，モータ127で構成され、モータ127の回転で着座部123の上方に設けた中間導光管120ａが
回転自在となっている。

中間導光管120ａは、電動式反射ミラー125と平板ガラス130と、接続機構122ａとベアリ
ング124ｂ，Ｏリング126ｂから構成され導光管120の下部が回転自在となっている。回転
式導光管120の上にも、電動式反射ミラー128（図示せず）が設けられており、旋回台車27
から伝送されてきたレーザー光を一度下へ曲げ、回転導光管20を通過させ、下の反射ミラ
ー125で接続機構122ａの接続窓の平板ガラス130へ曲げる構成となっている。

施工アーム121は、接続機構122ａ，伸縮導光管131，空圧シリンダ134およびレーザー投
射ヘッド102とから構成される。伸縮導光管131には、空圧ピストン132とボールネジ104お
よびモータ105が取付けられている。

図11は、本実施例の補足説明として接続機構122ａ付近の構成図である。回転式導光管1
20側の接続機構122ａは、接続台136，位置決めピン137，電磁チャック138，平板ガラス13
0，水ジェットノズル131から構成される。また、施工アーム121側の接続機構122ｂは、前
記位置決めピン137と填め合う位置決めピン穴140，平板ガラス141，水ジェットノズル142
（図示せず）から構成される。

図12は、本実施の形態の第10実施例のアニュラス用レーザー施工装置73である。アニュ
ラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、旋回台車27の伸
縮台48に付いている位置決めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ機
構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラー（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に
下がった導光管150へ約90度曲げている。

本実施例では、この導光管150の約1.5mほど下がった箇所に関節式導光管部151が設けら
れており、空圧ピストン152と平行リンク機構153の動きに応じて光軸を任意の距離にオフ
セットできる構成となっている。関節式導光管151の下方に、挿入マスト161およびレーザ
ー投射ヘッド162が設けられている。

関節式導光管151の詳細図を図13に示す。この導光管151は４つの90度反射ミラー157で
構成され、そのうちの２つ、すなわち２つ目の関節軸151ｂと３番目の関節軸151ｃが回転
軸で、ベアリング154，Ｏリング155によって回転自在となっている。

この実施の形態では、レーザー光の光軸調整用の自動アライメント装置のために光軸の
ずれを検出する仕掛けとして、レトロリフレクタ156を最初の関節151ａに挿入する。この
ためこの関節中の反射ミラー157はハーフミラーとする。

最初の関節軸151ａの回転軸中心は、平行リンク機構153の固定側ベース153ａのリンク
中心線158と一致させ、３つ目の関節軸151ｃの回転軸中心は、平行リンク機構153の移動
側ベース153ｂのリンク中心線159と一致させ、前記平行リンク機構153の動きに合わせて
関節式導光管151が曲がるようにする。

以上の平行リンク機構153と関節式導光管151とにより、シュラウド上部胴６ａとシュラ
ウド中間部胴６ｂとの境の下側に回り込むことができるので、この部分を総称してシュラ
ウド中間部胴回り込み機構160と称する。

移動側ベース153ｂには、挿入マスト161が接続されて、上端は前記導光管151ｄと結合
している。挿入マスト161の先端にはレーザー投射ヘッド162が接続されている。

この２つの部分は、水平断面が幅約100mm、奥行約50mm程度で構成することを特徴とし
、プール上から垂直に降ろしてアニュラス炉内へ挿入する際に、給水スパージャ（図示せ
ず），トラジェッションピース170，ライザー管171，ライザーブレースアーム172，シュ
ラウドヘッドボルトブラケット（図示せず），ライザーブラケット173，ジェットポンプ
ブラケット174との間隙を通過できることを実現する。なお、図12中符号176はライザーエ
ルボ、177はバッフルプレートである。

図14に本実施の形態の第11実施例の挿入マスト161の具体的な構成を示す。挿入マスト1
61はアニュラス部において、ジェットポンプ173とシュラウド胴６との隙間を通過できる
形状とし、ライザーブレースアーム172や、ライザーブラケット173などとの間隙に合わせ
、部分的に厚みを増減する。

これに合わせ内部の導光管175は、光軸に対しやや傾けた平板ガラス163により奥行方向
に光軸をずらし、各厚みにおいて効率よく導光管175の半径を最大に取れるようにする。
レーザー投射ヘッド162の電気ケーブルや空圧ホースもこの導光管175に沿って、挿入マス
ト161内に組み込む構造とする。

図15に本実施の形態の第12実施例のアニュラス用レーザー施工装置の構成を示す。アニ
ュラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、旋回台車27の
伸縮台48に付いている位置決めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ
機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには遠隔で角度調整が可能な電動反射
ミラー（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に下
がった導光管150へ約90度曲げている。この導光管150の先は、垂直多関節アーム180にな
っている。

垂直多関節アーム180は、図15（ｂ）に示すように内部が空洞となっており、レーザー
光が通過でき、１関節は、９０度反射ミラー181ａ，181ｂを２つ、この２つの反射ミラー
間の導光管182をねじる機構、すなわち、ベアリング183，Ｏリング184，モータ185で構成
されている。

図16に本実施の形態の第13実施例のアニュラス用レーザー施工装置の実施の形態を示す
。アニュラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり旋回台車2
7の伸縮台48についている位置決めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクラ
ンプ機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73を設置した後にこれを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラー（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に
下がった導光管150へ約90度曲げている。この導光管150の先は、水平多関節アーム190に
なっている。

水平多関節アーム190は、内部が空洞となっており、レーザー光が通過でき、１関節は
、90度反射ミラー191ａ，191ｂを２つ、この２つの反射ミラー間の導光管192をねじる機
構、すなわち、ベアリング193，Ｏリング194，中空モータ195で構成する。この水平多関
節アーム190の各関節はいずれも同じ部品で構成する。

図17に本実施の形態の第14実施例のアニュラス用レーザー施工装置の実施の形態を示す
。アニュラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、旋回台
車27の伸縮台48に付いている位置決めピン52が差し込まれている。旋回台車27のクランプ
機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラー（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に
下がった導光管150へ約90度曲げている。このアニュラス用レーザー施工装置73は、伸縮
可能な多段式導光管マスト200と、ライザーブレースアーム172と、ライザー管171との溶
接部位を施工する走査機構201とで構成する。

さらに、図17（ａ）のＡ部を詳細に示す図17（ｂ）および図18を用いて本実施例の構成
を述べる。図17（ｂ）に示すように、多段式導光管マスト200は、主にボールネジ202，モ
ータ203，中空シリンダ形状の導光管204，Ｏリング205から構成される。

多段式導光管マスト200の末端は、電動式反射ミラー206が内蔵され、側面には、左右に
平板ガラスで仕切られたレーザー透過窓207ａ，207ｂが設けられ、このレーザー透過窓20
7ａ，207ｂの外周囲には水ジェットノズル208が取り付けられている。前記電動式反射ミ
ラー206により、レーザー光はレーザー透過窓207ａあるいは207ｂを通過して一度水中を
伝播してレーザー走査機構201へ伝送される。

図18（ａ）〜（ｂ）にさらに前記のレーザー走査機構201の構成を詳細に示す。本実施
例の多段式の導光管マスト200の先端には図18（ｃ）に示すようにレーザー走査機構201が
固定されている。導光管マスト200とレーザー走査機構201間のレーザー光は図18（ｄ）に
示すように一旦水中を伝播して伝送する。

すなわち、多段式の導光管マスト200の下端部には図18（ｃ）に示すように電動式反射
ミラー206があり、電動遠隔で、反射ミラー206の傾きを変えることでレーザー反射方向は
、180度左右反転し（炉心方向と炉壁方向）、レーザー透過窓207ａ、あるいは207ｂへ投
射可能な構成とする。レーザー走査機構201の入射口210ａ、あるいは210ｂが導光管マス
ト200からのレーザー光の受け側である。

レーザー投射ヘッドは、キャリッジ211上にあり、かつキャリッジ211上において水平方
向に90度回転可能なように回転機構212で接続されている。回転機構212の詳細な省略する
。

このキャリッジ211のベース213は多段式導光管マスト200の下端に結合され、ベース213
には、主にボールネジ214，リニアガイド215，モータ216から構成され、キャリッジ211を
上下にスライドするための昇降機構217があり、同様にして、キャリッジ211には、主にボ
ールネジ224，リニアガイド225，モータ226から構成され、レーザー走査機構201を左右に
スライドするためのスライド機構226がある。

レーザー走査機構201の入射口は平板ガラス210ａ、および210ｂで仕切られ、その外側
には水ジェットノズル230がある。また、その内側には電動遠隔でミラー角度が変えられ
る電動式反射ミラー231があり、入射口が左右の（210ａの炉心方向と210ｂの炉壁方向）
どちらにも対応可能となっている。

レーザー投射機構201の中央部は、図18（ａ）に示すようにリニアガイド232，ボールネ
ジ233，サーボモータ234，Ｏリング235等から構成される遠隔電動での伸縮走査駆動が可
能な伸縮導光管236をなし、その末端には集光レンズ237，90度反射ミラー238がある。

この反射ミラー238は、両軸タイプのサーボモータ239で回転軸に固定され、内部で反射
向きが360度回転可能とし、円筒ガラス240を通して外部へレーザー光を投射する。このサ
ーボモータ239の反対軸はレーザー投射ヘッド252の末端から突き出し、水ノズル241，242
が固定されている。

図19は本発明の実施の形態の第15実施例のアニュラス用レーザー施工装置73を示す。ア
ニュラス用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、旋回台車27
の伸縮台48についている位置決めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクラン
プ機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを固定している。

アニュラス用レーザー施工装置73の上端のケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反
射ミラー（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光を垂直に
下がった導光管251へ約90度曲げている。導光管251は長尺の多段の中空シリンダ形状のパ
イプでその先端にレーザー投射ヘッド252，固定部253を装備し、その外形は、ライザー管
256を通過可能な寸法とする。導光管251は、図示してないがボールネジ254，モータ255に
よって、遠隔操作で伸縮自在となっている。

図20は、本発明の実施の形態の第16実施例を示している。導光管251とレーザー投射ヘ
ッド252との間にはゴムなど弾性薄膜を素材とした中空袋状の固定部253があり、図示はし
ていないが、圧力ホースが接続されており、圧力ホースはオペレーションフロア１まで伸
びており、地上側の制御盤空圧回路へ接続されている。

図21は、本発明の実施の形態の第17実施例である。本実施例では、導光管251の下部に
設ける固定部253をリンク機構260，パッド261および液圧シリンダ262から構成する。

図22は、本発明の実施の形態の第18実施例にかかるレーザー投射ヘッド102の機構構成
を説明する図である。主に集光レンズユニット270，スキャン反射ミラー271，揺動スキャ
ン機構272，ステップ直動機構273，水平スキャン機構295，焦点距離調整機構274，施工面
ごみ除去装置275，３つの小型マイクロフォン276，ハーフミラー277とレトロリフレクタ2
78，監視用カメラ279から構成される。

ステップ直動機構273は、ヘッドの光学系全体が上下にステップ移動可能なように、主
にリニアガイド281，ボールネジ282，ギヤ283，ＡＣサーボモータ284から構成し、集光レ
ンズユニット270は、主にリニアガイド285，ボールネジ286，超音波モータ287から構成さ
れる焦点距離調整機構274と集光レンズ290から構成される。

揺動スキャン機構272は、反射ミラー271がレーザー入射光の光軸廻りに揺動回転可能な
ように、主に軸受け291，ギヤ292，超音波モータ293から構成し、焦点調整機構274と揺動
スキャン機構272全体が左右にステップ移動できるように水平スキャン機構295があり、こ
れはリニアガイド296、ボールネジ（図示せず），タイミングベルト298およびモータ299
から主に構成する。

図23は、実施の形態の第19実施例のレーザー投射ヘッド102の機構構成を説明する図で
ある。主に集光レンズユニット300，スキャン用反射ミラー301，揺動スキャン機構302，
伸縮導光管機構303、焦点距離調整機構304，施工面ごみ除去装置306，３つの小型マイク
ロフォン307，監視用カメラ308から構成される。

伸縮導光管機構303は、２枚の平板ガラス310，311、リニアポジションセンサ312、Ｏリ
ング313、ピストン機構状の導光管314，復帰バネ315，空圧チューブ316などから構成され
る。

集光レンズユニット300は、平行キー320，ボールネジ321，超音波モータ322などから構
成される焦点距離調整機構304と集光レンズ324から構成される。揺動スキャン機構302は
、反射ミラー301がレーザー入射光の光軸と直角でかつミラー面を含む軸方向に揺動回転
軸を固定した軸受け325，超音波モータ326，レゾルバ327などから主に構成される。

図24は、本発明の実施の形態の第20実施例のレーザー投射ヘッド102を説明する図であ
る。本レーザー投射ヘッド102は、主に集光レンズユニット340，集光レンズ回転機構341
，スキャン用反射ミラー342，伸縮導光管機構343，焦点距離調整機構344，水平スキャン
機構345，施工面ごみ除去装置346，３つの小型マイクロフォン347，監視用カメラ348から
構成される。

レーザー投射ヘッド102の光学系の構成を以下に述べる。伸縮導光管機構343は、２枚の
平板ガラス350，351と、中空ピストン状の導光管352，Ｏリング353，リニアポジションセ
ンサ354，復帰バネ355，空圧チューブ356から構成する。

集光レンズユニット340は、集光レンズ回転機構341と焦点距離調整機構344とから構成
され、集光レンズ回転機構341は、軸受け360，超音波モータ361，集光レンズ362から構成
され、集光レンズ362中心をレンズの回転軸に対しわざと偏心させて組立てる。

焦点距離調整機構344は、焦点距離が遠隔で増減調整可能とする平行キー363，ボールネ
ジ364，超音波モータ365などから主に構成する。水平スキャン機構345は、反射ミラー342
が前記集光レンズ回転機構341の回転軸と同軸廻りに回転走査可能とする回転軸受け370，
ＡＣサーボモータ371，レゾルバ372などから主に構成する。

図25（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第21実施例のレーザー投射ヘッド102を説明す
る図で、図25（ｂ）は図25（ａ）におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′断面を連続的に
示している。

レーザー投射ヘッド102は、スキャンモジュール390と複数の関節モジュール391とベー
スモジュール392から構成される。この実施の形態では関節モジュール391を１つで示す。

スキャンモジュール390は、主に集光レンズユニット380，焦点距離調整機構381，スキ
ャン用反射ミラー382，スキャン機構383，施工面ごみ除去装置384，３つの小型マイクロ
フォン385，監視用カメラ386で構成する。関節モジュール391はいずれも同じ機構で構成
され、１モジュールに中継ミラー機構393と伸縮機構394と曲げ機構395の２つの関節自由
度を有する関節モジュールで構成する。

ベースモジュール392は、施工マストの導光管と接続する部分のモジュールで、図示は
していないがハーフ反射，偏光フィルタ，レトロリフレクタなどからなる自動アライメン
ト用の参照光の反射光路と平板ガラスや水ジェットノズルからなる仕切り板と、反射ミラ
ー396，中継ミラー機構393と伸縮機構394から構成する。

図26は、本実施の形態の第22実施例の制御盤の構成を示す制御システム全体のブロック
回路である。制御盤400は、信号処理回路401，制御ドライバー402，計算機403，表示装置
404，入力装置405，レーザー発振器指令入出力回路406，音響信号分析ユニット407から主
に構成し、音響信号分析ユニット407は、複数の小型マイクロフォンからの音響信号を処
理する入力回路410，増幅アンプ411，周波数フィルタ412などからなる信号前処理回路413
，Ａ／Ｄ変換回路414，施工時の施工ポイント位置計測や施工状態量や施工異常の判定な
どを演算処理するプログラム計算処理回路415から構成する。

本実施例における音響信号分析ユニットのハード構成は、すでに図26に示した。さらに
動作原理の具体例を図27を引用して以下に述べる。一般に、レーザー光により金属溶接部
の応力改善のためのレーザーピーニング施工や、表面改質のためのレーザー照射では、あ
るパターン化した音が発生する。この音データから以下のような施工状態の情報を得るこ
とができる。

例えば、レーザーピーンニグとは、一瞬に高出力のパルス状のレーザー光を水中におい
て金属表面に当て、その光エネルギーで表面の金属がプラズマ化する時に発生する圧力波
で金属表面の残留応力を引張りから圧縮に変える技術であるが、このプラズマ発生時に、
その集光点から発生する音の時間計測をイメージ化すると図27のようになる。

この音の発生パターンの相似性を分析することで同じ音が各マイクロフォンに採取され
た時間を知ることができる。光の伝播時間は音の伝播時間に比べ無視できるので、一定の
パターンでレーザー光を打った場合、レーザー光がピークに達した時刻からマイクロフォ
ンで音を採取した時刻までの時間が、その音が発生ポイントから各マイクロフォンまでに
到達した伝播時間とみなすことができる。

例えば図27のような音のパターンの場合は、採取した音響信号には集光ポイントからす
るどいピーク音が見られ、このピーク音の発生時刻を各々のマイクロフォン毎に計測し、
レーザー光を発射した時刻からの経過時間に置き換える。

この経過時間は、光の伝播時間は音の伝播時間に比べ無視できるので、集光点から各マ
イクロフォンに到達した音の伝播時間とみなすことが可能で、この時間を音の伝播速度で
割り、各マイクロフォンから集光点までの距離を算出することができる。さらに、３点以
上の距離データから３点測量の原理で音発生の３次元位置を計算することができる。

施工状態量の計測は、例えば、前記衝撃音のピークレベルとピーク音の周波数分布から
レーザー光のエネルギーレベル，照射点への入光状態を定量的に分析，計測するものであ
る。例えば、レーザーピーニングの場合では、レーザーエネルギーが高いとピークレベル
が高くなり、この相関関係から施工時の入光エネルギーを検出することが可能である。な
お、これは単数のマイクロフォンの信号からでも計測分析が可能である。

また、施工異常診断は、レーザー光が施工対象（金属表面）の手前で集光し、うまくエ
ネルギーが吸収されない場合や、レーザー光の光路上にゴミなどの浮遊物が存在して集光
点手前でエネルギーが減衰する場合は、ピーク音の手前でノイズが発生する現象を利用し
た手法であり、これも単数のマイクロフォンで信号から計測分析が可能である。

これらの施工音分析データを基にレーザー焦点位置の調整やレーザー光の発振器制御へ
のフィードバック制御や、異常時の対応などのインターロック制御を行う。

図28（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の第23実施例の方法による施工面ごみ除去装置45
0を説明する図である。すなわち、レーザー照射ヘッド102付近に取付けた水ジェットノズ
ル451と、このノズル451から加圧給水ユニット452までをつなぐ接続ホース453と、加圧給
水ユニット452，フィルタ454とから構成する。

図29（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の第24実施例の方法による施工面ごみ除去装置46
0を説明する図である。すなわち、レーザー照射ヘッド102付近に取付けた吸い込みノズル
461と、このノズル461から吸い込みポンプユニット462までをつなぐ接続ホース463と、吸
い込みポンプユニット462，フィルタ464から構成する。

図30（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第25実施例の施工面ごみ除去装置470の実施の
形態を説明する図である。すなわち、レーザー照射ヘッド102付近に取付けた、水ジェッ
トノズル471と吸い込みノズル472と、これらのノズルから加圧給水ユニット473と吸い込
みポンプユニット474をつなぐ接続ホース475ａ，475ｂと、加圧給水ユニット476，吸い込
みポンプユニット477，フィルタ478から構成する。

図31（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の第26実施例の施工面ごみ除去装置の具体例を示
す図である。レーザー照射ヘッド102付近にモータ481，スクリュー482，フィルタ483から
なる水流発生装置480を内蔵し、レーザー照射ヘッド102付近に取付けた水ジェットノズル
451を取り付け、前記水流発生器480と水ジェットノズル451間をホースを使用せず直接接
続した構成とする。

図32（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態の第27実施例の施工面ごみ除去装置の具体例を示
す図である。レーザー照射ヘッド102付近にモータ491，スクリュー492，フィルタ493から
なる水流発生装置490を内蔵し、レーザー照射ヘッド102付近に取付けた吸い込みノズル46
1を取り付け、前記水流発生器490と吸い込みノズル461間をホースを使用せず直接接続し
た構成とする。

図33（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第28実施例として、レーザー照射ヘッド102付
近にモータ501，スクリュー502，フィルタ503からなる水流発生装置500を内蔵し、レーザ
ー照射ヘッド102付近に取付けた水ジェットノズル504と吸い込みノズル505を取り付け、
前記水流発生器500と各ノズル504，505間をホースを使用せず直接接続した構成とする。

図34（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第29実施例の水中プロペラ510の具体的な構成
を示す図である。本装置は、アニュラス用レーザー施工装置73の先端付近にスクリュー51
1とスクリューに組み込み式のモータ512から構成される水中プロペラ510を取付ける。図3
5は、レーザー投射ヘッド102に本発明の実施の形態の第30実施例のジャイロモータ520を
搭載した具体例である。

図36（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第31実施例のレーザー発振器70と旋回台車27の
具体的な構成を示す図である。レーザー発振器70は図36（ｂ）に示すように耐水圧容器53
0内に収納され、旋回台車27のベース上に設置される。自動アライメントによる光軸調整
用の電動式反射ミラー53，54は光軸を水平に曲げるようにレイアウトを変更する。

したがって、レーザー発振器70の光軸と旋回台車27上の水平導光管29の光軸は90度交差
するようにレーザー発振器70を配置し、レーザー発振器70からの投射口540と水平導光管2
9に接続するミラー53，54を内蔵するケース533のレーザー受け口542とはフランジ531で接
合し、ゴムパッキン532でシールする。

図37（ａ），（ｂ）は、本実施の形態の第32実施例のレーザー発振器70を旋回台車27か
ら遠隔分離可能とするための遠隔着脱システムの具体的な構成を示す図である。

レーザー発振器70からの投射口540は平板ガラス541で仕切り、旋回台車27の水平導光管
29のレーザー受け口542も平板ガラス543で仕切る。各仕切りの平板ガラス541，543の端面
には水ジェットノズル544ａ，544ｂ（図示せず）を配置する。

また、４つの位置決めピン穴545をレーザー発振器70のベース547に、同数の位置決めピ
ン546を旋回台車27に設け、各々が嵌め合い位置決めが可能となるようにする。ベース547
の下には防振ゴム548（図示せず）を張り付ける。

旋回台車27に旋回台車70のロック機構549としてトグルクランプ550を設け、レーザー発
振器70のベース547を固定するようにする。このトグルクランプ550は、操作ポール等で引
っ掛け、原子炉プール上から遠隔手動で動作可能なように取っ手551を取付ける。

図38は、本実施の形態の第33実施例のシュラウド内のレーザー光による予防保全・補修
作業用装置へ本発明のレーザー光伝送システムを応用，流量する方法を具体化した例の説
明図である。

旋回台車27のベース560は馬蹄形の形状とし、水平導光管29からのレーザー光をこの馬
蹄形の空洞を介してシュラウド胴６の内側へ垂直に落とすことが可能な構造とする。アニ
ュラス用レーザー施工装置73の代わりに、シュラウド内施工用の中継ボックス561を旋回
台車72に載せ、所定の位置のクランプ機構31により固定する。

中継ボックス561の位置決めは、アニュラス用レーザー施工装置の位置決めに使用した
位置決めピン52を流用し、中継ボックス561に位置決めピン穴562を設ける。中継ボックス
561は、電動によりミラー角度が遠隔調整可能な電動式反射ミラー563，平板ガラス564，5
65，乾燥ガスのパージ用圧力チューブ566（図示せず），各平板ガラスの外側周囲に水ジ
ェットノズル567ａ，567ｂから構成する。

つぎに、本実施の形態の作用について説明する。最初に本システムの炉内への設置手順
，方法について以下に説明する。まず、原子炉圧力容器内へ旋回台車27を降ろし、上部格
子板３の中央格子に旋回台車クランプ機構33を挿入し同時に、スライド機構30の車輪32を
シュラウド胴６の上部リング４上に載せる。その後、旋回台車クランプ機構33を動作して
上部格子板３の格子にロックし、同時に、ガイドローラ46を上部リング４上のスカート５
の内側面に押し当て、旋回台車27をシュラウド胴６上に設置する。

つぎに、原子炉プール上に炉心を跨ぐようにして支柱20を設置する。設置の方法は、図
１に示したように支柱20を天井クレーンで吊り降ろし、直接路上に移動，設置する方法と
、支柱20をオペレーションフロア１上にあるレール22を利用し、一度、オペレーションフ
ロア１上で組み立てた後、横行させて炉心上に移動させる方法もある。

この支柱20から多段組立式の導光管マスト26を下段から順次組み立て、約16ｍの長尺マ
ストにする。この組立は、フランジ継ぎ手構造とし、Ｏリング等でシールし、ボルト65，
ナット66で結合する。なお、下段のマスト端面には平板ガラス55で仕切られており、最上
段マストの末端には反射ミラー60が取付けられている。

これを組み立て後、天井マストで吊り上げ、旋回台車27の旋回機構28の回転中心部へ移
動、導光管ガイド34の嵌合部へ挿入、位置決めする。この時、同時に導光管マスト26の上
端を支柱20の移動反射ミラーボックス24上に着座させる。

すなわち、導光管マスト25の荷重は移動反射ミラーボックス24で受けるようにする。移
動反射ミラーボックス24は、ローラやリニアガイド等で移動可能とすることで、導光管マ
スト26の上下の芯ずれを吸収することができる。

支柱20の炉心に他方、取付時の取付誤差は、レーザー光は各要素毎の導光管内部の反射
ミラーの角度修正用モータでミラー角度の微調整を自動調整することにより修正可能であ
り、ラフな取付精度でレーザー光の伝達が実現でき、作業性を容易にしている。

設置後は、旋回台車の旋回機構27の機能によりアニュラス用レーザー施工装置73をシュ
ラウド胴廻りに沿って360度回すことが可能である。アニュラス用レーザー施工装置73は
、旋回台車27のスライド機構30により、炉心半径方向に位置決め微調整が可能で、前記旋
回機構30とスライド機構30との組み合わせによりシュラウド胴６の周囲の任意位置にアニ
ュラス用レーザー施工装置73を位置決めすることができる。

また、各導光管の幾つかの反射ミラーは電動式ミラーで、光路の修正，制御が遠隔で可
能であり、長距離の伝送を可能としている。さらに、各導光管の遠隔接続部は、平板ガラ
スで仕切られ、簡単に分離，組立が可能としている。これを水中で実現するため、各平板
ガラスには、気泡発生を防止するための、水ジェットノズルを取り付け、内部の結露防止
対策として、導光管内部へ乾き空気を送る機構を付加している。

この光路の修正は、アニュラス部レーザー施工装置73やレーザー投射ヘッド102などの
導光管途中のレトロリフレクタで反射された参照光で位置ずれを認識し、自動的に実施さ
れる。なお、各レトロリフレクタからの参照光を分光するため、各レトロリフレクタには
偏光フィルタが組み込まれており、各参照光を各々区別可能とする。

また、超音波マイクロフォンからの音響分析により、施工中の状態をモニタ可能であり
、特に焦点合わせの制御、集光エネルギーの強度判定、集光点の位置の計測など、施工管
理に重要な情報をリアルタイムで計測することが可能となる。なお、施工中に発生する気
泡やゴミの施工点のレーザー光路から排除するため、水ジェットノズルによる施工面ごみ
除去装置をレーザー光路上に設置する。施工中のヘッド先端の位置を固定するための工夫
として、水中ファンやジャイロモータを設けることもできる。

図36に示したように、レーザー発振器70を耐水圧容器530に入れ、旋回台車上に載せ、
原子炉プール上から旋回台車までの長尺の導光管を不要とする。また、図37のような構成
とすることにより、このレーザー発振器70を内蔵する耐水圧容器530を旋回台車に固定し
ているロック機構を遠隔手動で操作ポール等を用いて外したり、ロックしたりできるよう
になり、施工中、レーザー発振器ののみを単独で炉外へ出して調整，修理をしたり、旋回
台車等を炉内へ設置後、後からレーザー発振器70を設置したりできるようになる。

図38のような構成することにより、レーザー光をシュラウド内部へ落とすことが可能と
なり、シュラウド胴６の内側を施工する各種作業装置へ効率よくレーザー光を伝送するこ
とが実現できる。

本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の実施の形態を示す鳥瞰図。 本発明の実施の形態の第１実施例を示す部分断面図。 本発明の実施の形態の第２実施例を示す縦断面図。 本発明の実施の形態の第３実施例を示す縦断面図。 本発明の実施の形態の第４実施例を示す鳥瞰図。 本発明の実施の形態の第５実施例を示す鳥瞰図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第６実施例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のレーザー投射ヘッドを示す縦断面図。 本発明の実施の形態の第７実施例を示す側面図。 本発明の実施の形態の第８実施例を示す鳥瞰図。 本発明の実施の形態の第９実施例を示す縦断面図。 図10における接続機構近傍を拡大して示す縦断面図。 本発明の実施の形態の第10実施例におけるアニュラス用レーザー装置を示す鳥瞰図。 図12における関節式導光管を一部断面で示す側面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第11実施例の挿入マストを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第12実施例におけるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第13実施例におけるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第14実施例におけるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第14実施例のレーザー走査機構を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の回転機構近傍を示す側面図、（ｃ）は（ｂ）の立面図、（ｄ）は（ｃ）を右方向から見た立面図。 本発明の実施の形態の第15実施例のアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観図。 本発明の実施の形態の第16実施例のレーザー投射ヘッドと導光管との接続関係を一部断面で示す側面図。 本発明の実施の形態の第17実施例におけるレーザー投射ヘッドと導光管との接続関係を示す立面図。 本発明の実施の形態の第18実施例のレーザー投射ヘッドを一部断面で概略的に示す立面図。 本発明の実施の形態の第19実施例のレーザー投射ヘッドを一部断面で示す立面図。 本発明の実施の形態の第20実施例のレーザー投射ヘッドを一部断面で示す立面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第21実施例のレーザー投射ヘッドを示す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′およびＣ−Ｃ′断面を連続的に示す概略断面図。 本発明の実施の形態の第22実施例の制御システム全体を示すブロック回路図。 図26において集光点から発生する音の時間計測をイメージ化した波形図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第23実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の水ジェットノズル近傍を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′矢視断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第24実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の水ジェットノズル近傍を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ′矢視断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第25実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第26実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の水流発生装置を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ′矢視断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第27実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部の水流発生装置を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ′矢視断面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第28実施例における施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第29実施例の水中プロペラの要部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。 本発明の実施の形態の第30実施例のジャイロモータの要部を示す斜視図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第31実施例のレーザー発振器の要部を示す鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を矢視方向から見た一部断面で示す上面図。 （ａ）は本発明の実施の形態の第32実施例のレーザー発振器の要部を示す鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を矢視方向から見た一部断面で示す上面図。 本発明の実施の形態の第33実施例のレーザー発振器を一部側面で示す縦断面図。

符号の説明

１…オペレーションフロア、３…上部格子板、４…上部リング、５…スカート、６…シ
ュラウド胴、６ａ…シュラウド上部胴、６ｂ…シュラウド中間部胴、７…原子炉プール、
20…支柱、21…車輪、22，23…レール、24…移動式反射ミラーボックス（第１の反射ミラ
ーボックス）、25…導光管、26…導光管マスト、27…旋回台車、28…旋回機構、29…水平
導光管、30…スライド機構、31…クランプ機構、32…車輪、33…旋回台車クランプ機構、
34…導光管ガイド、35…ベアリング、37…給水入口ライン、38…給水出口ライン、39…エ
アーシリンダ、40…リンク、41…パッド、42…ベアリング、43…電動モータ、44，45…ギ
ヤ、46…ガイドローラ、47…エアーシリンダ、48…伸縮台、49…リニアガイド、51…スラ
イド機構、52…位置決めピン、53，54…反射ミラー、55…平板ガラス、56ａ，56ｂ…平板
ガラス、58…車輪、63…多段組立式導光管マスト、64…蝶番、65…ボルト、66…ナット、
67…フランジ、68…Ｏリング、69…レーザー光、70…レーザー発信器、71…電源装置、72
…制御盤、73…アニュラス用レーザー施工装置、80…導光管、81…平板ガラス、82…Ｏリ
ング、83…水ノズル、84…空圧コネクタ、85…空圧ホース、86…タップ穴、90…平板ガラ
ス、100…位置決めピン穴、101…導光管、102…レーザー投射ヘッド、103…固定部、104
…ボールネジ、105…モータ、106…ジェットポンプディフューザ、107…ライザーブラケ
ット、108…ジェットポンプ、110…リンク機構、111…パッド、112…液圧シリンダ、120
…回転式導光管、120ａ…中間導光管、121…施工アーム、122ａ，122ｂ…接続機構、123
…着座部、124ａ，124ｂ…ベアリング、125…電動式反射ミラー、126ａ，126ｂ…Ｏリン
グ、127…モータ、128…電動式反射ミラー、129…クランプ機構、130…平板ガラス、131
…水ジェットノズル、132…アーム、133…リニアセンサ、134…中空シリンダ、135…Ｏリ
ング、136…接続台、137…位置決めピン、138…電磁チャック、139…回転部、140…位置
決めピン穴、141…平板ガラス、142…水ジェットノズル、150…導光管、151ａ，151ｂ，1
51ｃ，151ｄ…関節式導光管部、152…空圧ピストン、153…平行リンク機構、153ａ…固定
側ベース、153ｂ…移動側ベース、154…ベアリング、155…Ｏリング、156…レトロリフレ
クタ、157…反射ミラー、158…リンク中心線、159…リンク中心線、160…シュラウド中間
部胴回り込み機構、161…挿入マスト、162…レーザー投射ヘッド、163…平板ガラス、170
…トラジェッションピース、171…ライザー管、172…ライザーブレースアーム、173…ラ
イザーブラケット、174…ジェットポンプブラケット、175…導光管、176…ライザーエル
ボ、177…バッフルプレート、180…垂直多関節アーム、181ａ，181ｂ…反射ミラー、182
…導光管、183…ベアリング、184…Ｏリング、185…モータ、190…水平多関節アーム、19
1ａ，191ｂ…反射ミラー、192…導光管、193…ベアリング、194…Ｏリング、195…モータ
、200…導光管マスト、201…レーザー走査機構、202…ボールネジ、203…モータ、204…
中空シリンダ形状の導光管、205…Ｏリング、206…電動式反射ミラー、207ａ，207ｂ…レ
ーザー透過窓、208…水ジェットノズル、210ａ，210ｂ…入射口、211…キャリッジ、212
…回転機構、213…ベース、214…ボールネジ、215…リニアガイド、216…モータ、217…
昇降機構、224…ボールネジ、225…リニアガイド、226…モータ、スライド機構、230…水
ジェットノズル、231…電動式反射ミラー、232…リニアガイド、233…ボールネジ、234…
サーボモータ、235…Ｏリング、236…伸縮導光管、237…集光レンズ、238…90度反射ミラ
ー、239…両軸タイプのサーボモータ、240…円筒ガラス、241，242…水ノズル、251…導
光管、252…レーザー投射ヘッド、253…固定部、254…ボールネジ、255…モータ、256…
ライザー管、260…リンク機構、261…パッド、262…液圧シリンダ、270…集光レンズユニ
ット、271…スキャン用反射ミラー、272…揺動スキャン機構、273…ステップ直動機構、2
74…焦点距離調整機構、275…施工面ごみ除去装置、276…小型マイクロフォン、277…ハ
ーフミラー、278…レトロリフレクタ、279…監視用カメラ、281…リニアガイド、282…ボ
ールネジ、283…ギヤ、284…ＡＣサーボモータ、285…リニアガイド、286…ボールネジ、
287…超音波モータ、290…集光レンズ、291…軸受け、292…ギヤ、293…超音波モータ、2
94…偏光フィルタ、295…水平スキャン機構、296…リニアガイド、298…タイミングベル
ト、299…モータ、300…集光レンズユニット、301…スキャン用反射ミラー、302…揺動ス
キャン機構、303…伸縮導光管機構、304…焦点距離調整機構、306…施工面ごみ除去装置
、307…小型マイクロフォン、308…監視用カメラ、310，311…平板ガラス、312…リニア
ポジションセンサ、313…Ｏリング、314…ピストン機構状の導光管、315…復帰バネ、316
…空圧チューブ、320…平行キー、321…ボールネジ、322…超音波モータ、324…集光レン
ズ、325…軸受け、326…超音波モータ、327…レゾルバ、340…集光レンズユニット、341
…集光レンズ回転機構、342…スキャン用反射ミラー、343…伸縮導光管機構、344…焦点
距離調整機構、345…水平スキャン機構、346…施工面ごみ除去装置、347…小型マイクロ
フォン、348…監視用カメラ、350，351…平板ガラス、352…中空ピストン状の導光管、35
3…Ｏリング、354…リニアポジションセンサ、355…復帰バネ、356…空圧チューブ、360
…軸受け、361…中空式超音波モータ、362…集光レンズ、363…平行キー、364…ボールネ
ジ、365…超音波モータ、370…回転軸受け、371…ＡＣサーボモータ、372…レゾルバ、38
0…集光レンズユニット、381…焦点距離調整機構、382…スキャン用反射ミラー、383…ス
キャン機構、384…施工面ごみ除去装置、385…小型マイクロフォン、386…監視用カメラ
、390…スキャンモジュール、391…関節モジュール、392…ベースモジュール、393…中継
ミラー機構、394…伸縮機構、395…曲げ機構、396…反射ミラー、400…制御盤、401…信
号処理回路、402…制御ドライバー、403…計算器、404…表示装置、405…入力装置、406
…レーザー発振器指令入出力回路、407…音響信号分析ユニット、410…入力回路、411…
増幅アンプ、412…周波数フィルタ、413…信号前処理回路、414…Ａ／Ｄ変換回路、415…
プログラム計算処理回路、450…施工面ごみ除去装置、451…水ジェットノズル、452…加
圧給水ユニット、453…接続ホース、454…フィルタ、460…施工面ごみ除去装置、461…吸
い込みノズル、461…ノズル、462…吸い込みポンプユニット、463…接続ホース、464…フ
ィルタ、470…施工面ごみ除去装置、471…水ジェットノズル、472…吸い込みノズル、473
…加圧給水ユニット、474…吸い込みポンプユニット、475ａ，475ｂ…接続ホース、476…
加圧給水ユニット、477…吸い込みポンプユニット、478…フィルタ、480…水流発生装置
、481…モータ、482…スクリュウ、483…フィルタ、484…ホース、490…水流発生器、491
…モータ、492…スクリュウ、493…フィルタ、494…ホース、500…水流発生器、501…モ
ータ、502…スクリュー、503…フィルタ、504…水ジェットノズル、505…吸い込みノズル
、506ａ，506ｂ…ホース、510…水中プロペラ、511…スクリュウ、512…モータ、520…ジ
ャイロモータ、530…耐水圧容器、531…フランジ、532…ゴムパッキン、533…ケース、54
0…投射口、541…平板ガラス、542…レーザー受け口、543…平板ガラス、544ａ，544ｂ…
水ジェットノズル、545…位置決めピン穴、546…位置決めピン、547…ベース、548…防振
ゴム、549…ロック機構、550…トグルクランプ、551…取っ手、560…ベース、561…中継
ボックス、562…位置決めピン穴、563…電動式反射ミラー、564，565…平板ガラス、566
…パージ用圧力チューブ、567ａ，567ｂ…水ジェットノズル。

Claims (1)

1. オペレーションフロアまたは原子炉プールの上方に設置されたレーザー発振器と、このオペレーションフロア上に仮設したレール上に設けられ前記原子炉プール上を跨ぐように設置した移動式の支柱と、この支柱に保持され一端が前記レーザー発振器の投射口に接続された第１の導光管と、この第１の導光管の他端に接続された反射角度修正機構を有する反射ミラーを備えた第１の反射ミラーボックスと、前記支柱に搭載された第１の反射ミラーボックスに上端が接続されて鉛直に垂下し前記反射ミラーからのレーザー光を前記原子炉圧力容器内へ空間伝送する多段組立式の導光管マストと、この導光管マストの下端に上面が接続し反射角度修正機構を有するミラーを備えた第２の反射ミラーボックスと、この第２の反射ミラーボックスに接続した第２の導光管と、この第２の導光管を搭載し前記原子炉圧力容器内のシュラウド胴上に設置されこのシュラウド胴外周に沿って旋回可能な機構を有する旋回台車と、この旋回台車と遠隔着脱可能な機構を有しかつ前記第２の導光管に接続するレーザー施工装置とを具備してなることを特徴とする原子炉内構造物の予防保全・補修装置。

Images