JP5398474B2

JP5398474B2 - 原子炉内配管作業装置および原子炉内配管作業方法

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Publication number: JP5398474B2
Application number: JP2009244645A
Authority: JP
Inventors: 裕戸賀沢; 光明島村; 久士穂積; 謙司松崎; 信二土岐; 康弘湯口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-10-23
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Description

本発明は、原子炉の運転停止時にジェットポンプなどの原子炉内配管の点検、補修等の作業を行なう装置およびその方法に関する。

ここでは、原子炉運転停止時に原子炉圧力容器の上部を開放して原子炉内の水中で行なわれるジェットポンプの溶接線の点検、検査作業を例として説明する。原子炉内水中におけるジェットポンプの溶接線の点検、検査作業は、作業工期短縮、コスト削減のために燃料交換中に並行して行なうことが求められており、作業時間、検査範囲、およびコストの優位性が求められている。

このような原子炉内水中における炉内機器の点検、検査や予防保全を遠隔かつ自動で行なう手法として以下が提案されている。

（１）燃料交換機または作業台車から検査補修装置を直接移動位置決めする方法
（２）検査補修装置の位置決めにガイド機構を利用する方法
（３）検査補修装置の位置決めに炉内移動台車を利用する方法
（４）検査補修装置の位置決めに遊泳式ビークルを利用する方法
上記（１）に関わる方法として、たとえば特許文献１に記載された方法においては、炉上部に設置された燃料交換機より吊り下げ、直接ジェットポンプ内部に挿入位置決め可能にしている。

上記（２）に関する方法として、たとえば特許文献２に記載された方法においては、取り付け具と位置決め具を炉上部に設置された燃料交換機より吊り下げて組み立てを行ない、位置決め具をガイドにしてジェットポンプ内に補修装置を挿入位置決め可能にしている。

上記（３）に関する方法として、たとえば特許文献３に記載された方法においては、シュラウド上部にシュラウドの周方向に回転可能なテーブルを設け、このテーブルから追尾機構により検査装置の位置決めを可能としている。

上記（４）に関する方法として、たとえば特許文献４に記載された方法においては、ジェットポンプを分解後に、支援用ビークルと検査装置を搭載した検査用ビークルを組み合わせて、ジェットポンプ内部での位置決め検査を行なう。

特開２００４−２５１８９４号公報特開平７−５５９８５号公報特開平８−２０１５６８号公報特開２００７−１３２７６９号公報

従来、原子炉内の主要構造物の配管であるジェットポンプに対し溶接線の点検や検査は、点検、検査用のアクセス装置を燃料交換機や作業台車の上から作業員が操作し、対象溶接線への位置決めや動作状況の監視などを作業員が直接確認しながら進めている。そのため、作業時間がばらつくとともに遅延を招きやすい状況であった。

さらに、作業工期短縮、コスト削減のためにジェットポンプの点検、検査を燃料交換と同時期に並行して行なうことが求められており、作業時間が短いこと、検査範囲が広いこと、およびコストが低いことが点検、検査を行なう作業システムに必要である。

このようなジェットポンプの点検や検査を遠隔／自動で行なう手法として、特許文献１に記載された技術では、移動や位置決めにワイヤーロープや操作ポールを用いる。しかし、炉上部の燃料交換機や作業台車からワイヤーロープや操作ポールを用いる方法では、点検、検査中も常に燃料交換機や作業台車が必要であり、燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。

また、特許文献２に記載された技術では、検査／補修装置の位置決めに、炉内構造物であるジェットポンプやシュラウド上部などを利用したガイド機構を用いる。しかし、このガイド機構を用いる方法では、検査／補修装置の遠隔／自動の位置決めの効果はあるが、検査／補修装置の検査／補修部位の移動毎に燃料交換機や作業台車が必要であり、燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。

また、特許文献３に記載された技術では、検査／補修装置の位置決めに、シュラウド上部を移動できる走行台車と、鉛直方向に伸びたマストとを組み合わせる。しかし、この走行台車とマストを組み合わせた方法では、装置が大型化し、炉内の設置に多くの時間が必要となる。また、マスト部はシュラウド側面を移動するためジェットポンプの溶接線に対しては適用できないと考えられる。

また、特許文献４に記載された技術では、検査／補修装置の位置決めに、搬送用ビークルを用いる。この搬送用のビークルを用いる手法では、作業装置を設置するために作業台車や天井クレーンが不要で、これらを用いずに任意の箇所に作業装置を位置決め可能であるが、人間の技量に依存する割合が大きいため、作業の信頼性向上や作業時間短縮を阻害してしまう可能性がある。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、原子炉停止中に、ジェットポンプなどの炉内配管の点検や補修などの作業を行なうにあたり、人手を余りかけずに短時間で、しかも作業中にクレーンなどを用いずに広範囲の作業ができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る原子炉内配管作業装置は、原子炉の運転停止時に、原子炉圧力容器内に配置されている円筒構造物であるシュラウドの上に載置されて、そのシュラウドの上に沿って前記シュラウドの円周方向に走行する水平走行機構と、前記水平走行機構によって円周方向に走行移動して、前記シュラウドに沿って原子炉圧力容器内で上端に開口を有して下方に延設された炉内配管である複数のジェットポンプの上方に少なくとも前記シュラウドの半径方向に位置決めする水平移動ステージと、前記水平移動ステージに取り付けられて、少なくとも前記シュラウドの軸方向に延びた立姿勢をとることができて、少なくとも立姿勢のときに伸縮可能な中空のマストと、少なくとも前記マストが立姿勢のときにそのマストの内部を移動可能で、前記ジェットポンプの内面に近接して作業を行なうプローブと、前記マスト内を貫通して前記プローブに接続されたケーブルと、前記水平移動ステージに取り付けられて、前記マストが立姿勢と横姿勢との間で姿勢の変更を行えるマスト姿勢変更駆動部と、を有し、前記マストが前記横姿勢にあるときに前記水平走行機構が前記シュラウドの上に沿って前記シュラウドの円周方向に走行可能に構成され、前記マストの先端近傍が前記マストの軸方向に対して屈曲しており、前記水平移動ステージが前記ジェットポンプの前記開口の上方に位置決めされた状態で前記マストが前記立姿勢で伸ばされた際に前記マストの先端が前記開口から前記ジェットポンプのインレット管内に挿入されるように構成されていること、を特徴とする。

又、本発明に係る原子炉内配管作業方法は、円筒構造物であるシュラウドと、このシュラウドに沿って配置されて前記シュラウドの上端よりも下方の位置に上端開口を有して下方に延びる炉内配管である複数のジェットポンプとが原子炉圧力容器内に配置された原子炉の運転停止時に、前記ジェットポンプの内面にプローブを近接させて作業を行なう原子炉内配管作業方法であって、前記原子炉圧力容器の上部が開放され、原子炉圧力容器内が水で満たされた状態で、前記原子炉圧力容器の上方から、マストが取り付けられた水平移動ステージを備えた走行機構を搬送して前記シュラウドの上端に載置する搬送載置ステップと、前記搬送載置ステップの後に、前記シュラウドの上端に沿って前記シュラウドの円周方向に、前記マストが取り付けられた水平移動ステージを前記走行機構によって走行移動させる水平走行ステップと、前記水平走行移動ステップの後に、前記水平移動ステージを動作させて前記マストを前記ジェットポンプの上方位置に移動させる水平位置調整ステップと、前記水平位置調整ステップの後に、前記ジェットポンプの上端のインレット管の上端の開口に向けて、前記水平移動ステージに取り付けられた中空のマストを伸ばすマスト延伸ステップと、前記マスト延伸ステップの後に、前記マスト内に配置されてケーブルによって吊り下げられたプローブを前記マストの下端から前記ジェットポンプ内にさらに下降させるプローブ挿入ステップと、を有し、前記マストの先端近傍が前記マストの軸方向に対して屈曲しており、前記水平走行ステップは、前記マストが横姿勢にある状態で行い、前記マスト延伸ステップおよび前記プローブ挿入ステップは、前記マストが立姿勢にある状態で行うこと、を特徴とする。

本発明によれば、原子炉停止中に、ジェットポンプなどの炉内配管の点検や補修などの作業を行なうにあたり、人手を余りかけずに短時間で、しかも作業中にクレーンなどを用いずに広範囲の作業ができる。

本発明に係る原子炉内配管作業装置の一実施形態を原子炉内に設置してプローブをジェットポンプで降下させて展開した状態を示す部分断面立面図である。図１の原子炉内配管作業装置を矢印II方向から見た側断面図であって、図１よりも広範囲を縮小して示す図である。図１の原子炉内配管作業装置を拡大して示す部分断面立面図である。図３の矢印IV方向から見た部分断面側面図である。図４の原子炉内配管作業装置のマストが縮小した状態を拡大して示す部分断面立面図である。図５のマストが伸縮する様子を示す模式的立面図であって、（ａ）はマストが完全に縮小した状態を示す図、（ｂ）は第１内筒が下降した状態を示す図、（ｃ）は第２内筒が下降してマストが延びきった状態を示す図である。図６（ｃ）のマストの一部を拡大して示す部分立面図である。図４の原子炉内配管作業装置のケーブル処理装置付近を拡大して示す部分側面図である。図４の原子炉内配管作業装置のマスト姿勢変更駆動部およびマスト軸回転駆動部付近を拡大して示す部分側断面図である。図９の矢印X方向から見た部分裏面図である。図３の原子炉内配管作業装置のマストを縮小した状態で、マスト姿勢を立姿勢と横姿勢に変える動作を示す立面図である。図１１の原子炉内配管作業装置が上部リングの上を走行するときの状況を示す立面図である。図９の原子炉内配管作業装置のマスト軸回転駆動部付近を拡大して示す部分側断面図である。図１３の矢印XIV方向から見た部分立面図である。図１の原子炉内配管作業装置のマストがジェットポンプノズルにまで伸びてクランプ機構で固定された状態を拡大して示す部分立断面図である。図１５のマストを矢印XVI方向から見た部分図である。図１１の原子炉内配管作業装置に吊り具を取り付けた状態を示す立面図である。図１７の吊り具のみを示す立面図である。図１８の吊り具を矢印XIX方向から見た側面図である。図１の原子炉内配管作業装置を把持して水中を遊泳移動する搬送ビークルの例を示す立面図である。図２０の搬送ビークルの平面図である。

以下に、本発明に係る原子炉内配管作業装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る原子炉内配管作業装置の一実施形態を原子炉内に設置してプローブをジェットポンプで降下させて展開した状態を示す部分断面立面図である。図２は図１の原子炉内配管作業装置を矢印II方向から見た側面図であって、図１よりも広範囲を縮小して示す図である。図３は図１の原子炉内配管作業装置を拡大して示す部分断面立面図であり、図４は図３の矢印IV方向から見た部分断面側面図である。

ここに示す原子炉内配管作業装置６は、沸騰水型原子炉の運転停止時に、ジェットポンプ３の溶接線の点検、検査の作業に用いる場合を例として説明する。

図２において、原子炉圧力容器１は軸を鉛直とする円筒状であって、その内部に原子炉圧力容器１と同軸の円筒状の構造物であるシュラウド２が設置されている。シュラウド２の上端にはその円周に沿って上部リング７が配置されている。シュラウド２と原子炉圧力容器１の間の環状部にインレット管１５、ディフューザ１６を有する複数のジェットポンプ３が配列されている。ジェットポンプ３の上端は上部リング７よりも低い位置にある。シュラウド２の上方には、給水スパジャー４とコアスプレイ配管５が原子炉圧力容器１の内壁に沿って設置されている。

原子炉内配管作業装置６はシュラウド２の上部リング７に設置される。このとき、原子炉は運転停止中であって、原子炉圧力容器１の上蓋（図示せず）およびシュラウド２の上方に設置されるシュラウドヘッドや気水分離器、蒸気乾燥器など（図示せず）は外され、原子炉圧力容器１内は水で満たされている。

原子炉内配管作業装置６には、左右方向（シュラウド２の円周方向）へ水平移動可能な左右移動ステージ８と原子炉圧力容器１側に前後（シュラウド２の半径方向）へ水平移動可能な前後移動ステージ９が配置されている。前後移動ステージ９には、自在に伸縮可能なマスト１０が回転機構（マスト姿勢変更駆動部）１２および自転軸駆動機構（マスト軸回転駆動部）３０を介して取り付けられている。マスト１０上部には、ケーブルの送りまたは回収を可能としたケーブル処理装置１１が配置されている。

原子炉内配管作業装置６には、周囲の状況を確認するための距離検出センサ７０、監視カメラ６６および水中ライト６７が取り付けられている。

原子炉内配管作業装置６には、左右に２個の車輪１７ａ、車輪１７ｂが配置されており、車輪１７ａには歯車１８を介して駆動モータ１９が連結され、駆動モータ１９により、上部リング７に沿って左右に走行される。また、原子炉内配管作業装置６には左右に水平移動できる左右移動ステージ８があり、図示しないボールネジに駆動モータ２０が接続され、ボールネジの図示しないナットを駆動し、リニアガイド２１ａ、リニアガイド２１ｂで左右水平に移動する。また、左右移動ステージ８の上には前後に水平移動できる前後移動ステージ９があり、図示しないボールネジに駆動モータ２２が接続され、ボールネジの図示しないナットを駆動し、リニアガイド２３ａ、リニアガイド２３ｂで前後水平に移動する。

なおここで、マスト１０をシュラウド２の円周方向（左右方向）へ水平移動させる方法として、車輪１７ａ、車輪１７ｂの回転による方法と、リニアガイド２１ａ、リニアガイド２１ｂにより左右移動ステージ８を駆動する方法の２通りがある。前者は大きな移動のためのものであって、後者は小さな移動を精密に制御するためのものである。

マスト１０は、同軸の筒状体である外筒１０ａ、第１内筒１０ｂ、第２内筒１０ｃで構成されている。外筒１０ａの内側に第１内筒１０ｂが配置され、さらにその内側に第２内筒１０ｃが配置されて、軸方向に互いに抜け出さない範囲で摺動できるようになっている（図５ないし図７を参照して後述する）。第２内筒１０ｃの内部には、検査用センサ２４を搭載したプローブ１３がケーブル１４を介して収納されている。第２内筒１０ｃは屈曲部９１があり、プローブ１３がこの屈曲部９１を通り抜けられるように、プローブ１３には関節９０が設けられている。

外筒１０ａにはケーブル処理装置１１が設置されており、歯車２５付回転ローラ２６ａと歯車２５を介して、駆動モータ２７で回転し、ケーブル１４を送り出したり引き戻したりする。

外筒１０ａには、マスト１０を立姿勢から横姿勢に回転する回転駆動部１２が、接続パイプ２８を介して前後移動ステージ９に固定されており、駆動モータ２９により回転駆動ができる。また、外筒１０ａには、マスト１０を自転（軸周りに回転）させる自転軸駆動機構（マスト軸回転駆動部）３０が配置されており、駆動モータ３１により、回転駆動ができる。上記のセンサやモータの各ケーブルは図示しないケーブル中継ボックスを介して複合ケーブル３２により、図示しないオペレーションフロアに設置された制御盤に接続し、遠隔制御ができる。

なお、符号２８、２９はマスト１０の軸を回転方向に移動させる接続パイプ、駆動モータである。

図５は、この原子炉内配管作業装置６のマスト１０が縮小した状態を拡大して示す部分断面立面図である。また、図６はこのマスト１０が伸縮する様子を示す模式的立面図であって、（ａ）はマストが完全に縮小した状態を示す図、（ｂ）は第１内筒１０ｂが下降した状態を示す図、（ｃ）は第２内筒１０ｃが下降した状態を示す図である。さらに図７は、このマスト１０の一部を拡大して示す部分立面図である。

マスト１０が伸びるときは、図６（ａ）から図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように順次動作し、内部にプローブ１３を収納した状態でジェットポンプ３まで移動することが可能である。

図５において、第２内筒１０ｃの上端部内面には固定リング３５が配置されており、プローブ１３のケーブル１４に固定されたリング状の金具３６と接触するようになっている。また、外筒１０ａには、ケーブル処理装置１１と連結するパイプ３７が配置されている。

マスト１０を伸ばすには、ケーブル処理装置１１（図４など参照）により、プローブ１３のケーブル１４を送り出すと、プローブ１３の自重によって、ケーブル１４に取り付けられたリング状の金具３６が下降し、リング状の金具３６に載っていた第２内筒１０ｃの固定リング３５も下降し、第１内筒１０ｂと第２内筒１０ｃが外筒１０ａ内から同時に下降し、さらにケーブル１４を送り出すと、第１内筒１０ｂが外筒１０ａに固定され第２内筒１０ｃとプローブ１３が下降する。

マスト１０の伸縮構造の具体例を、図７を参照して説明する。図７は、第１内筒１０ｂ内で上下方向（軸方向）に摺動可能な第２内筒１０ｃが最も下方へ移動した状態（伸びきった状態）を示している。

第１内筒１０ｂの下端近くの内側に、第１内筒１０ｂの内面に沿って軸方向に伸びる第１キー６０が複数のボルト６１によって固定されている。ボルト６１の頭部は第１内筒１０ｂの外側面から突出していないので、外筒１０ａと第１内筒１０ｂとの摺動の妨げにならない。第２内筒１０ｃの外側面には、第１キー６０を収容しながら第１キー６０が軸方向に摺動可能な軸方向に延びる第１キー溝６２が形成されている。図７の状態では、第１キー６０の上端と第１キー溝６２の上端とが接触し、第２内筒１０ｃは、この第１キー６０を介して第１内筒１０ｂによって吊り下げられている。

第２内筒１０ｃの上端近くの内部に、固定リング３５がボルト６３によって固定されている。ボルト６３の頭部は第２内筒１０ｃの外側面から突出していないので、第１内筒１０ｂと第２内筒１０ｃとの摺動の妨げにならない。固定リング３５は、水平方向に広がる円板であって、中央に貫通孔６４が形成されている。

ケーブル１４は、貫通孔６４を貫通し、貫通孔６４の下方でプローブ１３に接続されている。プローブ１３は貫通孔６４を通り抜けられない形状になっている。

図７に示す状態から、ケーブル１４を引き上げると、プローブ１３が引き上げられてプローブ１３が固定リング３５の下面に達する。その状態からさらにケーブル１４を引き上げると、固定リング３５が押し上げられるので、第２内筒１０ｃがプローブ１３とともに上昇し、第１キー６０に対して第１キー溝６２が摺動する。さらにケーブル１４が引き上げられて第２内筒１０ｃが上昇すると、第１キー溝６２の下端（図示せず）と第１キー６０の下端が接触し、さらに第２内筒１０ｃが上昇すると、第１キー溝６２の下端が第１キー６０の下端を押し上げることによって、第１内筒１０ｂが第２内筒１０ｃとともに上昇する。

第１キー６０の反対側の第１内筒１０ｂの外周面には、軸方向に延びる第２キー溝６５が形成されている。外筒１０ａの内面に沿って第２キー（図示せず）が固定されている。

第１キー６０に沿って第１キー溝６２が摺動するのと同様に、第２キーに沿って第２キー溝６５が摺動でき、外筒１０ａ内で第１内筒１０ｂが摺動できる。

図８はこの実施形態の原子炉内配管作業装置６のケーブル処理装置付近を拡大して示す部分側面図である。図８において、プローブ１３のケーブル１４は回転ローラ２６ａとガイドローラ３９ａの間、および、回転ローラ２６ｂとガイドローラ３９ｂの間を通過するように配置されている。回転ローラ２６ａには歯車２５が配置され、歯車２５には図示しない歯車を介して駆動モータ２７が取り付けられている。回転ローラ２６ａはタイミングプーリ３８ａと結合され、回転ローラ２６ｂはタイミングプーリ３８ｂと結合されている。タイミングプーリ３８ａとタイミングプーリ３８ｂとはタイミングベルト１３７によって連動する。駆動モータ２７を駆動することにより、回転ローラ２６ａと回転ローラ２６ｂを同時に回転することが可能である。

また、回転ローラ２６ａと回転ローラ２６ｂの上部にはケーブル１４を挟み込むようにガイドローラ３９ａ、ガイドローラ３９ｂを配置し調整ボルト４０ａと調整ボルト４０ｂにより押付け力の調整が可能である。

上記の構成により、ケーブル処理装置１１で安定したケーブル１４の引き上げと繰り出しが可能である。

また、ケーブル処理装置１１で、ケーブル１４の繰り出し量が確認できるように、ケーブル１４に直接触れるように、回転ローラ４１を配置し、回転ローラ４１に回転式の距離計測センサ４２を取り付け、ケーブル１４の繰り出し量を制御することが可能である。

図９は、この実施形態の原子炉内配管作業装置６のマスト姿勢変更駆動部およびマスト軸回転駆動部付近を拡大して示す部分側断面図であり、図１０は図９の矢印X方向から見た部分裏面図である。図９および図１０において、円筒状のギアボックスのギア（内歯歯車）４３に歯車４４を介して駆動モータ２９が配置されている。また、ギア４３に接続された接続パイプ２８がマスト１０に配置された自転軸駆動機構３０に固定されている。マスト１０の軸の接続パイプ２８を中心とした回転は、駆動モータ２９を駆動しギア４３と接続パイプ２８を回転することにより可能である。

図１１はこの実施形態における原子炉内配管作業装置６のマスト１０を縮小した状態で、マスト姿勢を立姿勢と横姿勢に変える動作を示す立面図である。図１１において、回転駆動部１２を回転することにより、マスト１０の姿勢を変えることが可能である。マスト１０を横姿勢にすることで、原子炉内配管作業装置６の重心を低く抑えることが可能となり、搬送時の姿勢を安定させることが可能である。

図１２はこの実施形態における原子炉内配管作業装置６が上部リング７に沿って走行するときの状況を示す立面図である。図１２において、原子力プラントによっては、シュラウド２にタイロッド４４または図示しないＬＰＣＩ（低圧注水系）カップリングが配置されている。そのため、仮にマスト１０を立姿勢にしたままでこの原子炉内配管作業装置６をシュラウド２の上端の上部リング７に沿って走行させると、マスト１０がタイロッド４４に干渉することになる。この実施形態では、回転駆動部１２を回転して、マスト１０を横姿勢にすることで、タイロッド４４を回避して上部リング７の上面に沿って全周を移動することができる。

図１３は、この実施形態における原子炉内配管作業装置６のマスト軸回転駆動部付近を拡大して示す部分側断面図である。また、図１４は図１３の矢印XIV方向から見た部分立面図である。図１３および図１４において、円筒状の外筒１０ａの外側には、リング形状のギア４５が固定されている。また、筒状のパイプ４６が、ベアリング４７ａとベアリング４７ｂを介して筒状のパイプ４８の間に配置され、パイプ４８には駆動モータ３１のケーシングが固定されている。駆動モータ３１の軸は、歯車４９を介してギア４５と接続されている。マスト１０の自転旋回（軸周り回転）は、駆動モータ３１を駆動し、ギア４５を回転し、パイプ４６を回転することにより可能である。

マスト１０を自転旋回することにより、第２内筒１０ｃの曲がった先端部をジェットポンプ３の開口部へ位置合わせが可能となる。

図１５は、この実施形態の原子炉内配管作業装置６のマスト１０がジェットポンプ３を構成するジェットポンプノズル５０にまで伸びてクランプ機構５２で第２内筒１０ｃの先端部を固定した状態を拡大して示す部分立断面図である。図１６は図１５のマストを矢印XVI方向から見た部分図である。図１５および図１６において、第２内筒１０ｃの先端部は、プローブ１３がジェットポンプ３のジェットポンプノズル５０へ繰り出すために一定の傾斜を設けてある。さらに、第２内筒１０ｃの先端部をジェットポンプノズル５０へ挿入し固定するために、距離検出センサ５１と、図示しない監視カメラと水中ライトとシリンダ駆動するクランプ機構５２が設置されている。

マスト１０の第２内筒１０ｃを降下し、監視カメラ６６でジェットポンプノズル５０を確認しながら距離検出センサ５１でノズル５０の位置を検出しクランプ機構５２で固定することにより、安定したプローブ１３の挿入または回収を行なうことが可能である。

次に、原子炉運転停止時に原子炉内配管作業装置６を原子炉圧力容器１内に搬送してシュラウド２の上部リング７に載置する工程と、そのための装置について説明する。前述のように、原子炉運転停止時に、原子炉圧力容器１の上蓋およびシュラウドヘッドは開放され、原子炉圧力容器１内は水で満たされている。その状態で、原子炉格納容器内のオペレーションフロアからクレーン（天井クレーンやホイストなど）と吊り具を用いて原子炉内配管作業装置６を吊り下ろして上部リング７に載置する。

図１７は原子炉内配管作業装置６に吊り具５３を取り付けた状態を示す立面図である。図１８はその吊り具５３のみを示す立面図であり、図１９は図１８の吊り具５３を矢印XIX方向から見た側面図である。

図１７に示すように、原子炉内配管作業装置６に吊り具５３を取り付けるとき、原子炉内配管作業装置６のマスト１０は横姿勢の状態にある。マスト１０をまたぐようにして吊り具５３のフレーム５４が配置される。フレーム５４は、マスト１０に沿って水平に延びる梁部７５と、梁部７５の両端から下方に延びる脚部７６とを有し、脚部７６の下端には、横方向にシリンダ軸が摺動可能なシリンダ５５ａ、５５ｂが取り付けられている。原子炉内配管作業装置６の走行車輪１７ａ、１７ｂの近くに吊り部５７ａ、５７ｂが固定されている。

フレーム５４の梁部７５の中央上部には吊り金具５６が固定されている。原子炉内配管作業装置６に吊り具５３を取り付けるとき、シリンダ５５ａ、５５ｂのシリンダ軸を摺動させてシリンダ軸と吊り部５７ａ、５７ｂとを係合させる。その状態で、吊り金具５６を原子炉格納容器内のクレーン（天井クレーンやホイストなど）で吊り下げることにより、原子炉内配管作業装置６を原子炉圧力容器１内の水中で搬送できる。

この原子炉内配管作業装置６を用いて、原子炉内配管の作業を行なう場合、まず、原子炉内配管作業装置６が、吊り具５３を用いた搬送手段により、シュラウド２の上部リング７に設置される。

その後、車輪１７ａ、車輪１７ｂを用いて、上部リング７に沿って原子炉内配管作業装置６を走行させる。その後にマスト１０を立姿勢に変更し、さらに、左右移動ステージ８および前後移動ステージ９の動作により、マスト１０の水平方向の位置決めを行なう。その後、ケーブル処理装置１１によってケーブル１４を繰り出してマスト１０を下方に伸ばし、マスト１０の下端部をジェットポンプノズル５０の開口部に、クランプ機構５２によって固定する。

マスト１０の下端部をクランプ機構５２によって固定した後にさらにケーブル処理装置１１によってケーブル１４を繰り出すことによって、マスト１０の内部に収納されていたプローブ１３をジェットポンプ３内に降下させ、その後、プローブ１３を、たとえばジェットポンプ３のインレット管１５とディフューザ１６内に位置決めする。このときの状況の例を図１に示している。

その後、プローブ１３を駆動して、プローブ１３に搭載した検査用センサ２４（図４参照）により溶接線の点検、検査を行なう。プローブ１３に搭載するものとしては、検査用センサ２４に限らず、たとえば、プローブ１３にレーザピーニングヘッドを搭載することにより予防保全作業を行なうこともでき、また、溶接ヘッドを搭載することにより補修作業を行なうこともできる。

原子炉圧力容器１内には、シュラウド２の外側に複数のジェットポンプ３が配列されている。したがって、一つのジェットポンプ３についてプローブ１３による作業が終了した後は、原子炉内配管作業装置６を引き上げることなく、上部リング７に載置したままで、車輪１７ａ、車輪１７ｂを用いて上部リング７に沿って走行させ、また、左右移動ステージ８および前後移動ステージ９の動作により水平に移動させて、次の作業対象となるジェットポンプ３位置に移動させ、そこでマスト１０を伸ばしてプローブ１３による作業を行なう。

以上説明した実施形態による原子炉内配管の作業装置によれば、燃料交換中にジェットポンプ３の溶接線の点検、検査などの作業を行なうにあたり、点検、検査中において天井クレーンや作業台車を使用することなく、プローブ１３によって全数のジェットポンプ内面溶接線の点検、検査などの作業が可能となる。また、装置の初期位置決めが、遠隔、自動で可能となり、人手作業を削減するとともに時間を短縮することができる。その結果、定期点検工程の短縮とコスト低減に寄与することができる。

原子炉内配管作業装置６の底部または側部に、監視用カメラ６６と水中ライト６７を配備していることにより、原子炉内配管作業装置６をシュラウド２の上部リング設置における周辺機器との干渉と設置状態の確認ができる。

以上説明した実施形態の原子炉内配管作業装置によれば、作業の信頼性の向上と設置作業に必要な作業人数を削減できるとともに、作業時間を短縮できるので工程短縮にも寄与する。

上記実施形態において、原子炉内配管作業装置６の底部の位置に距離検出センサ７０を配置し、シュラウド２に設置されたレグ（突起物）の位置を検出し、原子炉内配管作業装置６の原点位置を決定することもできる。シュラウド２のレグとジェットポンプ３は等間隔で配置されていることから、位置が確認可能であり、原子炉内配管作業装置６の移動量を制御することにより、ジェットポンプ３の初期位置合わせが可能となる。

このような原子炉内配管作業装置６による原子炉内配管の作業では、作業の信頼性の向上と点検検査に移動時の必要な作業人数を削減できるとともに、作業時間を短縮できるので、工程短縮にも寄与する。また、原子炉内配管作業装置６の移動距離に誤差が発生しても、近傍にあるシュラウド２のレグを利用して、再度原点位置の設定が可能となる。

つぎに、上記原子炉内配管作業装置６を原子炉圧力容器１内で搬送してシュラウド２の上部リング７に載置する工程において、図１７ないし図１９に示す吊り具５３を用いず、水中を遊泳する搬送ビークルを利用する例について説明する。

図２０は上記原子炉内配管作業装置６を把持して水中を遊泳移動する搬送ビークル８０の例を示す立面図である。また、図２１は図２０の搬送ビークル８０の平面図である。搬送ビークル８０は、その上端部に吊り金具８１を有し、下端部に掴み部８２を有する。掴み部８２にはシリンダ８７が取り付けられ、原子炉内配管作業装置６を直接把持することができる。また、たとえば図１８および図１９に示す吊り具５３を介して、原子炉内配管作業装置６を間接的に把持するものであってもよい。

搬送ビークル８０は、上下方向に移動するための鉛直ファン８３と、水平方向に移動、および水平面内で方向転換するための水平ファン８４とを有する。鉛直ファン８３および水平ファン８４は、それぞれ、鉛直モータ８５および水平モータ８６によって駆動される。

搬送ビークル８０は原子炉内配管作業装置６を把持した状態で水中を遊泳できるものであって、これにより、搬送ビークル８０および原子炉内配管作業装置６が水中にある間は、クレーンなどを用いずに原子炉内配管作業装置６をシュラウド２の上部リング７に載置することができる。

搬送ビークル８０をオペレーションフロアから原子炉圧力容器１内の水中に入れるためには、クレーンなど（図示せず）により吊り金具８１を吊ればよい。

搬送ビークル８０を利用することにより、天井クレーンを使用せずに吊り具５３および原子炉内配管作業装置６とプローブ１３の原子炉圧力容器１内での設置や移動が可能となり、定期点検作業における他の原子炉内作業と干渉することなくジェットポンプ３の点検、検査などの作業を実施することができる。

１…原子炉圧力容器
２…シュラウド（円筒構造物）
３…ジェットポンプ（炉内配管）
４…給水スパジャー
５…コアスプレイ配管
６…移動式検査補修装置支援システム
７…上部リング
８…左右移動式ステージ（水平移動ステージ）
９…前後移動式ステージ（水平移動ステージ）
１０…マスト、１０ａ…外筒、１０ｂ…第１内筒、１０ｃ…第２内筒
１１…ケーブル処理装置
１２…回転駆動部（マスト姿勢変更駆動部）
１３…検査補修プローブ
１４…ケーブル
１５…インレット管
１６…ディフューザ
１７ａ，１７ｂ…車輪
１８…歯車
１９…駆動モータ
２０…駆動モータ
２１ａ，２１ｂ…リニアガイド
２２…駆動モータ
２３ａ，２３ｂ…リニアガイド
２４…検査用センサ
２５…歯車
２６ａ，２６ｂ…回転ローラ
２７…駆動モータ
２８…接続パイプ
２９…駆動モータ
３０…自転軸駆動機構（マスト軸回転駆動部）
３１…駆動モータ
３２…複合ケーブル
３３ａ，３３ｂ…溝
３４…ストッパー用ボルト
３５…固定リング
３６…金具
３７…パイプ
３８ａ，３８ｂ…タイミングプーリ
３９ａ，３９ｂ…ガイドローラ
４０ａ，４０ｂ…調整ボルト
４１…回転ローラ
４２…距離計測センサ
４３…ギア
４４…歯車
４５…ギア
４６…パイプ
４７ａ，４７ｂ…ベアリング
４８…パイプ
４９…歯車
５０…ジェットポンプノズル
５１…距離検出センサ
５２…クランプ機構
５３…吊り具
５４…フレーム
５５ａ，５５ｂ…シリンダ
５６…吊り金具
５７ａ，５７ｂ…吊り部
６０…第１キー
６１…ボルト
６２…第１キー溝
６４…貫通孔
６５…第２キー溝
６６…監視カメラ
６７…水中ライト
７０…距離検出センサ（突起物距離センサ）
７５…梁部
７６…脚部
８０…搬送ビークル
８１…吊り金具
８２…掴み部
８３…鉛直ファン
８４…水平ファン
８５…鉛直モータ
８６…水平モータ
９０…関節部
９１…屈曲部
１３７…タイミングベルト

Claims

原子炉の運転停止時に、原子炉圧力容器内に配置されている円筒構造物であるシュラウドの上に載置されて、そのシュラウドの上に沿って前記シュラウドの円周方向に走行する水平走行機構と、
前記水平走行機構によって円周方向に走行移動して、前記シュラウドに沿って原子炉圧力容器内で上端に開口を有して下方に延設された炉内配管である複数のジェットポンプの上方に少なくとも前記シュラウドの半径方向に位置決めする水平移動ステージと、
前記水平移動ステージに取り付けられて、少なくとも前記シュラウドの軸方向に延びた立姿勢をとることができて、少なくとも立姿勢のときに伸縮可能な中空のマストと、
少なくとも前記マストが立姿勢のときにそのマストの内部を移動可能で、前記ジェットポンプの内面に近接して作業を行なうプローブと、
前記マスト内を貫通して前記プローブに接続されたケーブルと、
前記水平移動ステージに取り付けられて、前記マストが立姿勢と横姿勢との間で姿勢の変更を行えるマスト姿勢変更駆動部と、
を有し、
前記マストが前記横姿勢にあるときに前記水平走行機構が前記シュラウドの上に沿って前記シュラウドの円周方向に走行可能に構成され、
前記マストの先端近傍が前記マストの軸方向に対して屈曲しており、前記水平移動ステージが前記ジェットポンプの前記開口の上方に位置決めされた状態で前記マストが前記立姿勢で伸ばされた際に前記マストの先端が前記開口から前記ジェットポンプのインレット管内に挿入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配管作業装置。
前記マストが立姿勢のときに前記マストの上部に相当する位置に取り付けられて前記ケーブルに対して引き上げ動作および繰り出し動作を行なうケーブル処理装置をさらに有し、
前記マストは、前記水平移動ステージに取り付けられた外筒と、この外筒の内側で同軸に重なって外筒位置から下方に摺動可能な少なくとも一つの内筒とを備え、
前記マストの最下端となる前記内筒が前記マストの軸方向に対して屈曲し、
前記マストが縮んだ状態では、前記ケーブルが引き上げられ、前記プローブが前記ケーブル処理装置側に引き寄せられていて、このプローブは前記内筒内にあって、このプローブによって前記内筒が前記ケーブル処理装置側に押し上げられており、
前記マストが前記立姿勢で前記マストが縮んでいる状態から、前記ケーブル処理装置が前記ケーブルを繰り出すことにより、前記マストの内筒およびプローブの自重によって、前記プローブが前記内筒に収納されたまま前記内筒およびプローブが下降してマストが順次伸び、加えて、前記マストの先端が前記ジェットポンプに挿入された状態でさらに前記ケーブルを繰り出すことで前記プローブが自重によって前記内筒から前記ジェットポンプに送り込まれ、
前記マストが前記立姿勢で伸びているときに、前記ケーブル処理装置が前記ケーブルを引き上げることによって前記プローブが引き上げられて前記内筒内に引き込まれ、さらに前記ケーブルを引き上げることによって前記内筒がプローブによって押し上げられて前記マストが縮むように構成され、
前記ケーブル処理装置は前記ケーブルの繰り出し量を計測するセンサを備えること、
を特徴とする請求項１に記載の原子炉内配管作業装置。
前記マストの先端近くに固定されて、前記マストが伸びた状態で前記ジェットポンプの上端の開口近くの部分に着脱可能なクランプ機構をさらに有すること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子炉内配管作業装置。
前記マストの先端近くに取り付けられて、前記ジェットポンプの上端の開口との距離を検出するジェットポンプ距離センサをさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の原子炉内配管作業装置。
前記マストをその長手方向の軸の周りに回転させるマスト軸回転駆動部をさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の原子炉内配管作業装置。
前記ケーブル処理装置は、
前記ケーブルをはさみ込む少なくとも２個のローラと、
前記ローラを回転駆動してその回転を制御する駆動制御部と、
前記ケーブルの移動量を計測し、そのケーブルの移動量に基づいて前記プローブの位置を計測する位置計測部と、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の原子炉内配管作業装置。
前記水平移動ステージに取り付けられて、当該水平移動ステージが前記シュラウドの上に載置された状態を監視するための目視カメラをさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の原子炉内配管作業装置。
前記水平移動ステージに取り付けられて、前記シュラウドの上に配置された突起物を検出してその突起物との距離を検出する突起物距離センサと、
前記突起物距離センサの出力に基づいて前記シュラウドの上における前記水平移動ステージの位置を設定する手段と、
をさらに有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の原子炉内配管作業装置。
円筒構造物であるシュラウドと、このシュラウドに沿って配置されて前記シュラウドの上端よりも下方の位置に上端開口を有して下方に延びる炉内配管である複数のジェットポンプとが原子炉圧力容器内に配置された原子炉の運転停止時に、前記ジェットポンプの内面にプローブを近接させて作業を行なう原子炉内配管作業方法であって、
前記原子炉圧力容器の上部が開放され、原子炉圧力容器内が水で満たされた状態で、前記原子炉圧力容器の上方から、マストが取り付けられた水平移動ステージを備えた走行機構を搬送して前記シュラウドの上端に載置する搬送載置ステップと、
前記搬送載置ステップの後に、前記シュラウドの上端に沿って前記シュラウドの円周方向に、前記マストが取り付けられた水平移動ステージを前記走行機構によって走行移動させる水平走行ステップと、
前記水平走行移動ステップの後に、前記水平移動ステージを動作させて前記マストを前記ジェットポンプの上方位置に移動させる水平位置調整ステップと、
前記水平位置調整ステップの後に、前記ジェットポンプの上端のインレット管の上端の開口に向けて、前記水平移動ステージに取り付けられた中空のマストを伸ばすマスト延伸ステップと、
前記マスト延伸ステップの後に、前記マスト内に配置されてケーブルによって吊り下げられたプローブを前記マストの下端から前記ジェットポンプ内にさらに下降させるプローブ挿入ステップと、
を有し、
前記マストの先端近傍が前記マストの軸方向に対して屈曲しており、
前記水平走行ステップは、前記マストが横姿勢にある状態で行い、
前記マスト延伸ステップおよび前記プローブ挿入ステップは、前記マストが立姿勢にある状態で行うこと、
を特徴とする原子炉内配管作業方法。
前記搬送載置ステップでは、前記マストが水平に延びた横姿勢の状態でそのマストが取り付けられた前記水平移動ステージを、前記原子炉圧力容器の上方に配置されたクレーンから吊り下げて前記水平移動ステージを搬送して前記シュラウドの上端に載置すること、を特徴とする請求項９に記載の原子炉内配管作業方法。
前記搬送載置ステップでは、前記マストが水平に延びた横姿勢の状態でそのマストが取り付けられた前記水平移動ステージを、前記原子炉圧力容器の上方から、水中を遊泳可能な遊泳ビークルで保持して前記水平移動ステージを搬送して前記シュラウドの上端に載置すること、を特徴とする請求項９に記載の原子炉内配管作業方法。