JP4616626B2

JP4616626B2 - 炉底部検査装置

Info

Publication number: JP4616626B2
Application number: JP2004346239A
Authority: JP
Inventors: 健一大谷; 遠藤　　洋; 勝樹藤本
Original assignee: Kowa Co Ltd; Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd; Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006153717A

Description

本発明は、水中構造物、例えば原子炉の炉内構造物の検査を行うための検査装置に関する。

従来の炉底部検査では、原子炉内に装荷された燃料集合体や制御棒案内管を炉内から撤去した後、燃料交換機台車から水中カメラを炉底部まで吊り降ろして炉底部の状態を目視で検査するということが行われていた。この種の技術としては、例えば特許文献１に開示された発明が公知である。この発明は、目視観察用のカメラおよび照明装置を搭載した耐圧性のケーシングに推進機構および姿勢制御手段を設けて水中ビークルを構成し、この水中ビークルを遠隔操作によって水中で遊泳させながら容器内の目視検査を行うようにしたもので、水中ビークルを収納する収納容器と、この収納容器を容器内の目的検査部位の近傍に移動設置する移動手段とを備え、この構成により、目的検査部位に接近するまでの水中ビークルの走行距離を短縮し、ケーブルが引っ掛かったり、絡まったりすることなく、あるいは障害物への衝突を防止し、狭隘部への接近時間を短縮できるとしている。
特開平７−２１８６８１号公報

従来技術では、炉底部の状況を遠隔で目視確認するためには、原子炉停止後に原子炉圧力容器の蓋を開放した後、原子炉圧力容器内の炉上部機構、燃料集合体および制御棒案内管等の炉内構造物を炉内から撤去する必要があり、この機器の撤去に要する作業時間が定期点検期間延長を招いていた。また、前記特許文献１に開示されている水中ビークルによる検査では、上記の制御棒案内管（以下、ＣＲ案内管と略記）を全て撤去することに対する検査時間の課題はある程度回避されており、かつ炉底部状況の全般的な目視確認は可能である。

しかし、炉底部での検査が要求される制御棒駆動機構（以下、ＣＲＤと略記）スタブやＣＲＤハウジング等の溶接部表面の詳細検査を実施する前に検査部表面に堆積したソフトクラッドを除去する必要があり、また、特許文献１に開示されている水中ビークルの形状および目視確認用のカメラの配置では、ＣＲＤスタブ溶接部全域に渡る詳細目視検査は困難であった。

そこで、本発明の目的は、水中に存在する検査対象物を検査する際に、作業を最小限とし、安定した位置決めが可能で、ＣＲＤスタブ溶接部全域に渡ってソフトクラッドの除去と詳細な目視検査が可能な検査装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、検査装置が検査対象面に対向する検査位置に位置したときに検査装置本体の姿勢が安定するように、かつ、安定した状態で推進手段による移動が円滑に行われるように前記推進手段の間であって前記検査対象面の曲面に接触する位置に第１の突起を設けたものである。この第１の突起は前記本体部の重心軸に関して対称に少なくとも１対設けられる。また、伸縮自在な第２の突起をさらに設け、前記検査対象面と対向する面との間の間隔を確保するように構成することもできる。

具体的には、第１の手段は、水中に存在する検査対象物であるＣＲＤハウジング又はＣＲＤスタブの検査対象面と対向する面が、前記検査対象面の曲面の曲率に合わせた外面形状の本体部と、水平２方向、および垂直方向に前記本体部を水中で移動させる少なくとも３つの推進手段と、前記本体部に取り付けられ、検査手段および／または加工手段を有する検査ユニットと、前記推進手段のうち検査対象面に垂直な方向に移動させる少なくとも２つの推進手段と、前記推進手段の間であって前記検査対象面の曲面に接触する位置に設けられた第１の突起と、を有する検査装置において、前記本体部に設けられ、前記検査対象面と対向する面との間の間隔を確保するための第２の突起と、前記第２の突起の前記本体部からの突出量を変更する手段と、を備え、前記本体部は平面視略長方形であり、その長手方向の両側面の中央部に前記検査対象面の曲面の曲率に合わせた外面形状がそれぞれ形成され、前記第２の突起は前記本体部の前記長手方向の両側面からの進出量が調整可能に設けられていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記第１の突起が前記本体部の重心軸に関して対称に少なくとも１対設けられていることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段において、前記検査対象面に垂直な方向に移動させる推進手段が前記検査ユニットの検査手段および／または加工手段を挟んで対になるように配置されていることを特徴とする。

第４の手段は、第１ないし第３の手段において、記第２の突起が前記本体部の重心軸に関して対称な位置で前記検査対象面と接触するように設けられていることを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記検査ユニットが前記本体部に対して鉛直軸周りに回転する第１の部分と、前記第１の部分に対して水平軸周りに回転する第２の部分とからなり、前記第２の部分には前記検査手段および／または加工手段が設けられ、前記第１の部分および／または第２の部分には前記検査対象面を清掃するためのブラシが設けられていることを特徴とする。

第６の手段は、第５の手段において、前記ブラシを回転駆動するモータをさらに備えていることを特徴とする。

第７の手段は、第５または第６の手段において、前記ブラシのブラシ部分が交換可能となっていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、前記第１の突起は突起部１６ａ，１６ｂに、第２の突起は押し付けアーム１７の自由端（接触端）１７ａ，１７ｂに対応する。

本発明によれば従来の装置ではＣＲ案内管を全て撤去しなければ詳細な目視検査が不可能であった炉底部に対して、作業を最小限とし、安定した位置決めが可能で、ＣＲＤスタブ溶接部全域に渡ってソフトクラッドの除去と詳細目視検査を同時に実施可能な検査装置を提供することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る検査装置を使用する原子炉圧力容器の全体構成を示す断面図である。同図において、検査装置は原子炉圧力容器４０の底部を炉水が入った状態で検査するために、地上部である燃料取扱機走行台車５０の燃料取扱機構行台車５５上から遠隔で水中に投入するものである。図１において、原子炉圧力容器４０の底部には炉心シュラウド９０が設置され、炉心シュラウド９０の上部には上部格子板６０が設けられ、下部には炉心支持板７０が配置されている。原子炉圧力容器４０の炉底部４１には図２および図３に示すようにＣＲＤハウジング８１およびこのＣＲＤハウジング８１を圧力容器４０に固定するためのＣＲＤスタブ８２が格子状に配置され、その上にＣＲ案内管８３が設置されている。符号９５はシュラウドサポートである。

本実施形態に係る検査装置は図４に示す水中ビークル１と地上部の制御装置４００（図８）、およびその間のケーブル１５から成り、水中ビークル１の本体部１ａには、左右移動用スラスタ１１ａ，１１ｂ、前後進用スラスタ１２ａ，１２ｂ、上下昇降用スラスタ１３ａ，１３ｂ、およびそれらを駆動するための左右移動用モータ１１０ａ，１１０ｂ、前後進用モータ１２０ａ，１２０ｂ、上下昇降用モータ１３０ａ，１３０ｂを備えている。左右移動スラスタ１１ａ，１１ｂの間には突起部１６ａ，１６ｂが設けられている。また、水中ビークル１の本体には検査ユニット１０が設けられている。この検査ユニット１０には照明付検査用カメラ１０１とブラシ１０２が搭載されており、炉底部４１の検査と検査前のソフトクラッドの除去ができるようになっている。ブラシ１０２は照明付検査用カメラ１０１に着脱可能に取り付けられている。

検査ユニット１０は、本体部１ａの中のパン駆動用モータ１０５を駆動すると本体部１ａの中心軸Ｘに沿って設けられたパン軸１０５ａの周りを回転し、検査ユニット１０の中のチルト駆動用モータ１０６を駆動すると照明付検査カメラ１０１がチルト軸１０６ａ周りを回転する構造となっている。これにより、ブラシ１０２を搭載した照明付検査カメラ１０１はパンおよびチルト動作によって所望の方向に向けることができる。

本体部１ａには押し付けアーム１７が備えられ、押し付けアーム動作用モータ１７０によって検査対象物の方向に伸縮が可能となっている。図６は押し付けアーム１７の動作を説明する水中ビークル１の平面図であり、押し付けアーム１７に関わる部品を中心に示している。

図４の押し付けアーム動作用モータ１７０の軸には図６に示すようにピニオン１７１が固定されている。押し付けアーム１７は４本のアームとそれらをつなぐラック付リンク１７２から成り、アーム１７の根元はそれぞれ本体部１ａと回転自由に取り付けられており、ビークル進行方向の左右２本ずつが組みになってラック付リンク１７２によって結合されている。アームのラック付リンク１７２との結合用穴は長穴となっている。ラック付リンク１７２はビークル進行方向に垂直で水平方向にスライドできるように本体部１ａに固定されており、歯車部がピニオン１７１と噛み合っている。押し付けアーム動作用モータ１７０を駆動するとピニオン１７１が回転してラック付リンク１７２をスライドさせるため、押し付けアーム１７は図６（ａ）の収縮状態から図６（ｂ）の伸展状態にすることができ、押し付けアーム１７の自由端（先端部）１７ａ，１７ｂが被検査面であるＣＲＤハウジング８１の外周面、あるいはＣＲＤスタブの外周面に接する。また、反対方向に駆動すると押し付けアーム１７は反対方向に伸展する。

水中ビークル１本体には照明付前方カメラ１４ａおよび照明付後方カメラ１４ｂが設けられ、周囲の状況を監視することができる。

上記水中ビークル１の各スラスタ１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ，１３ｂ、検査ユニットのパン・チルト駆動用モータ１０５，１０６、照明およびカメラ１４ａ，１４ｂ，１０１は全て地上の制御装置４００から制御盤やジョイスティックを使用して操作員４１０（図８）により遠隔操作ができるように構成されている。また、水中ビークル１によって得られたカメラ映像はケーブル１５を介して地上部へ送られ、地上の操作員４１０がモニタで監視できる。

この水中ビークル１は図５に示すように上から見ると本体部１ａが円筒状の検査対象物（ここでは、ＣＲＤスタブ８２）に合わせた曲面形状をしており、当該本体部１ａの検査対象物に対向する面が凹面状の曲面部１ｂとなっている。そして、この曲面部１ｂを検査対象物に対向させ、前記左右移動用スラスタ１１ａ，１１ｂを駆動させることによって検査対象であるＣＲＤハウジング８１（図７上側の二点鎖線の状態）またはＣＲＤスタブ８２（図７下側の実線の状態）に押し付けた状態で姿勢を保持することができ、この状態で前後進用スラスタ１２ａ，１２ｂを駆動することによって検査対象面に沿って旋回動作が可能である。このとき、水中ビークル１の突起部１６ａと押し付けアーム１７の先端部１７ａ，１７ｂが点的に検査面に接触することにより、水中ビークル１と検査対象面との間に所定の間隔を確保し、摩擦を減少させてＣＲＤハウジング８１またはＣＲＤスタブ８２の曲面に沿って旋回が容易に行われるようにするとともに、水中ビークル１の姿勢を安定させ、検査ユニット１０と検査対象面との隙間を一定に保つことを可能としている。さらに、これらの突起部１６ａ，１６ｂが検査用カメラ１０１と同じ高さに配置されていることにより、前記左右移動用スラスタ１１ａ，１１ｂによる検査対象物への押し付け力によって水中ビークル１を傾ける方向のモーメントを発生させることを防ぐことができ、検査用カメラ１０１の検査対象物への安定した位置決めが可能となっている。

炉底部４１は図２に示すように球面上の底部にＣＲＤハウジング８１、ＣＲＤスタブ８２等が配置されているため、ＣＲＤハウジング８１あるいはＣＲＤスタブ８２の外周面に沿った旋回動作に合わせて点検ユニット１０のパン・チルト駆動用モータ１０５，１０６を動作させることによって検査対象部に位置合わせができる。

図７は炉底部４１のＣＲＤスタブ８２と原子炉圧力容器４０の接合部を点検している場合を示している。図７のように炉底部４１のＣＲＤスタブ８２の外周部では原子炉圧力容器４０の傾斜により内側よりも外側が高くなっているため、水中ビークル１の突起部１６ａは常にＣＲＤスタブ８２表面に沿っているが、押し付けアーム１７の先端部１７ａ，１７ｂは図の右側（炉の外側）ではＣＲＤハウジング８１表面に沿って旋回し、左側（炉の内側）ではＣＲＤスタブ８２表面に沿って旋回することとなる。従って、前述した方法で押し付けアーム１７を伸縮することによってＣＲＤハウジング８１とＣＲＤスタブ８２の径の違いから生じる段差分を吸収して、どちらの場合でも検査用カメラ１０１とブラシ１０２を検査対象部位に接近させることができる。そして、ブラシ１０２をチルトさせて所望の箇所をブラッシングしてソフトクラッドを排除し、検査用カメラ１０１でソフトクラッドを排除した位置を観察する。その際、水中ビークル１の側面がＣＲＤハウジング８１あるいはＣＲＤスタブ８２表面に沿って移動し、水中ビークル１の下部に検査ユニット１０が設けられていることから、水中ビークル１は水中で検査対象面から所定間隔を確保した状態で図７のような姿勢を保持する必要がある。そのため、水中ビークル１の浮心が重心より上にくるように予め重心と浮心の位置が設定され、また、水中姿勢が安定するように幅方向（図４）および厚み方向（図７）の中心軸Ｘの軸線上に前記浮心と重心が位置するように構成されている。

水中ビークル１は、原子炉の点検をするときに図８に示す投入装置３を用いて炉底部４１に投入される。投入装置３は水中ビークル１を搭載してオペレーションフロア５１上に設置されている燃料取扱機走行台車５０上の燃料取扱機横行台車５５上に設けられたホイスト３１から昇降用ケーブル３２により吊下げられ、上部格子板６０および炉心支持板７０を通過してＣＲＤハウジング８１上に着座させる（図３）。そして、水中ビークル１は、この着座した状態の投入装置３から離脱し、各スラスタ１１ａ，１１ｂ、１２ａ，１２ｂ、１３ａ，１３ｂを動作させることにより水中を遊泳し、制御装置４００からの指示により検査対象となるＣＲＤハウジング８１あるいはＣＲＤスタブ８２の外周面へと移動し、図７に示したような状態で検査を行う。

以上のように本実施形態によれば従来の装置ではＣＲ案内管８３を全て撤去しなければＣＲＤハウジング８１およびＣＲＤスタブ８２の詳細な目視検査が不可能であった炉底部４１に対してソフトクラッドの除去と詳細目視検査を同時に実施することができる。

また、本実施形態によれば、水中ビークル１の左右移動／押し付け兼用スラスタを２つのスラスタ１１ａ，１１ｂに分けてビークル本体１ａの外側に配置することにより、ビークル本外１ａ内部の実装スペースを確保することが可能となる。

また、これらのスラスタ１１ａ，１１ｂを検査用カメラ１０１と同じ高さで検査ユニット１０の左右に配置することにより、スラスタ１１ａ，１１ｂの押し付け力をバランスよく得ることができ、検査用カメラ１０１によって安定した映像を撮影することが可能となる。

また、検査対象面への押し付けアーム１７を伸縮自在な構成とすることにより、検査対象面が径の異なる曲面で形成され、両者間に段差があったとしても、この段差を吸収することが可能となり、これにより検査対象面に段差があったとしても水中ビークルの姿勢を安定した状態に保つことが可能となる。

さらに、検査ユニット１０のパン・チルト機構にブラシ１０２を取り付けることにより、清掃ブラシ１０２を独立した回転部とするよりも検査用カメラ１０１の近くに配置でき、カメラ１０１の向きの変更と連動して動くために検査前のソフトクラッド除去が容易になる。また、パン動作に加えてチルト動作が可能なため、より自由度の高い動きが得られる。

本発明の実施形態に係る検査装置を使用する原子炉圧力容器の全体断面図である。本発明の実施形態に係る検査装置を使用する原子炉圧力容器の炉底部の拡大断面図（側面図）である。本発明の実施形態に係る検査装置を使用する原子炉圧力容器の炉底部の拡大断面図（上面図）である。本発明の実施形態に係る水中ビークルの構成図である。本発明の実施形態に係る水中ビークルが検査対象面に沿って旋回移動をするときの説明図（上面図）である。本発明の実施形態に係る水中ビークルの押し付けアームが伸縮する機構を模式的に説明した概念図（上面図）である。本発明の実施形態に係る水中ビークルがＣＲＤハウジングとＣＲＤスタブを検査する状況の説明図（側面図）である。本発明の実施形態に係る水中ビークルを炉底部に投入する投入装置の使用状況の説明図（側面図）である。

符号の説明

１水中ビークル
１０検査ユニット
１１ａ，１１ｂ左右移動用スラスタ、
１２ａ，１２ｂ前後進用スラスタ
１３ａ，１３ｂ上下移動用スラスタ
１４ａ照明付前方カメラ、
１４ｂ照明付後方カメラ
１６ａ，１６ｂ突起部
１７押付アーム
１７ａ，１７ｂ先端部
１０１照明付検査用カメラ
１０２ブラシ
１０５ａパン軸
１０６ａチルト軸
１１０ａ，１１０ｂ左右移動用モータ
１２０ａ，１２０ｂ前後進用モータ
１３０ａ，１３０ｂ上下移動用モータ
１７０押し付けアーム動作用モータ
１７１ピニオン
１７２ラック付リンク
４００制御装置

Claims

水中に存在する検査対象物であるＣＲＤハウジング又はＣＲＤスタブの検査対象面と対向する面が、前記検査対象面の曲面の曲率に合わせた外面形状の本体部と、水平２方向、および垂直方向に前記本体部を水中で移動させる少なくとも３つの推進手段と、
前記本体部に取り付けられ、検査手段および／または加工手段を有する検査ユニットと、
前記推進手段のうち検査対象面に垂直な方向に移動させる少なくとも２つの推進手段と、
前記推進手段の間であって前記検査対象面の曲面に接触する位置に設けられた第１の突起と、
を有する検査装置において、
前記本体部に設けられ、前記検査対象面と対向する面との間の間隔を確保するための第２の突起と、
前記第２の突起の前記本体部からの突出量を変更する手段と、
を備え、
前記本体部は平面視略長方形であり、その長手方向の両側面の中央部に前記検査対象面の曲面の曲率に合わせた外面形状がそれぞれ形成され、
前記第２の突起は前記本体部の前記長手方向の両側面からの進出量調整可能に設けられていること
を特徴とする検査装置。
前記第１の突起は、前記本体部の重心軸に関して対称に少なくとも１対設けられていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
前記検査対象面に垂直な方向に移動させる推進手段が、前記検査ユニットの検査手段および／または加工手段を挟んで対に配置されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
前記第２の突起は、前記本体部の重心軸に関して対称な位置で前記検査対象面と接触するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検査装置。
前記検査ユニットが、前記本体部に対して鉛直軸周りに回転する第１の部分と、前記第１の部分に対して水平軸周りに回転する第２の部分とからなり、
前記第２の部分には前記検査手段および／または加工手段が設けられ、前記第１の部分および／または第２の部分には前記検査対象面を清掃するためのブラシが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検査装置。
前記ブラシを回転駆動するモータをさらに備えていることを特徴とする請求項５記載の検査装置。
前記ブラシのブラシ部分が交換可能となっていることを特徴とする請求項５または６記載の検査装置。