JP5645542B2 - 原子炉解体用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、原子炉の解体時に用いられる原子炉解体用ロボットに関するものである。

放射能化した原子炉の解体を行う際に、原子炉の内部に差し込まれるカッタ（工具）を遠隔操作によって移動し、原子炉を切断する原子炉解体用ロボットが用いられる。

この種の原子炉解体用ロボットとして、特許文献１に開示されたものは、カッタを移動する駆動機構としてモータによって駆動されるボールねじが用いられている。

また、従来の原子炉解体用ロボットの駆動機構として油圧シリンダや油圧モータ等の油圧機器が用いられたものがある。

特開平１−１８７４９９号公報

しかしながら、このような従来の原子炉解体用ロボットは、油圧機器から洩れる作動油、油圧機器のシール部に生じる油滲み、ボールねじを潤滑するオイル、あるいはボールねじから発生する磨耗粉によって原子炉が汚染される可能性があった。

こうしたオイル洩れなどがあった場合には、放射能環境下にある原子炉を洗浄したり、修復作業を行うことが困難であり、環境負荷が大きいという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、原子炉を汚染しない原子炉解体用ロボットを提供することを目的とする。

本発明は、原子炉を構成する筒状のシュラウドを切断する原子炉解体用ロボットであって、シュラウドの内部に配置されるベース台と、水圧によってベース台をシュラウドの内壁に対して支持する水圧固定手段と、ベース台に対して回動可能に支持される旋回台と、旋回台をベース台に対して回動可能に支持する軸受と、旋回台を水圧によって回動させる水圧旋回手段と、旋回台に対して移動可能に支持されるカッタ台と、このカッタ台を水圧によってシュラウドの内壁に対して進退させる水圧進退手段とを備え、水圧旋回手段は、ベース台に対して旋回台を水圧によって回転駆動する旋回用水圧モータを備え、ベース台の下方に旋回台が設けられ、ベース台の上方に旋回用水圧モータが設けられ、水圧進退手段は、旋回台に支持されるシリンダチューブと、このシリンダチューブから水圧によって突出してカッタ台を支持するシリンダロッドと、シリンダチューブに対してシリンダロッドがその軸まわりに回動することを係止する係止機構と、を備える進退用水圧シリンダであり、カッタ台に取り付けられるカッタをシュラウドの内壁に沿って周方向に移動してシュラウドを切断する構成とした。

本発明によると、原子炉解体用ロボットを駆動する手段として設けられる水圧固定手段と水圧旋回手段と水圧進退手段の全てが水圧ユニットによって給排される加圧作動水によって作動する機構に統一されるため、制御性に優れるとともに、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。そして、作動流体として作動水（水）が用いられるため、この作動水がシュラウド内に洩れ出しても、シュラウド内を汚染することがなく、環境負荷が極めて少ない、クリーン度が高い安全なシステムを提供できる。

本発明の実施形態における原子炉を構成するシュラウドと原子炉解体用ロボットの概略的な構成を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、原子炉のシュラウド２１と、このシュラウド２１に配設された原子炉解体用ロボット１の概略的な構成を示す斜視図である。

原子炉を構成するシュラウド２１は、半径が例えば４〜５ｍ、高さが７〜８ｍ、壁の厚さが３〜５ｃｍ程度の円筒状に形成され、圧力容器の内側に設置される。

通常、シュラウド２１の内側には、複数の炉心（図示せず）が収容されている。原子炉の作動時には、各炉心内で核分裂反応が行われ、その熱エネルギによってシュラウド２１内に溜められた水が加熱され、発生した水蒸気がシュラウド２１から取り出されて、蒸気タービン（図示せず）に供給されるようになっている。

図１は、シュラウド２１の解体時の様子を示し、シュラウド２１の上部に設けられる蓋（図示せず）が取り外され、シュラウド２１内に収容される図示しない各種機器と炉心などが取り外される。

原子炉解体用ロボット１は、シュラウド２１の内壁２２に沿って移動するカッタ台２０を備え、このカッタ台２０に取り付けられるカッタ（図示せず）によってシュラウド２１の内側からシュラウド２１の壁を切断して解体するものである。

原子炉解体用ロボット１は、クレーン（図示せず）を介してシュラウド２１の内側に搬入される。

原子炉解体用ロボット１は、クレーンを介して吊り下げられてシュラウド２１の内側に搬入されるベース台２と、水圧によってベース台２をシュラウド２１の内壁２２に対して支持する水圧固定手段３１とを備える。

ベース台２は、クレーンから延びる複数本のワイヤロープ２５が連結され、このワイヤロープ２５を介して吊り下げられる。

水圧固定手段３１として、ベース台２から突出する３本の固定用水圧シリンダ３が設けられ、各固定用水圧シリンダ３の先端がシュラウド２１の内壁２２に当接することによってベース台２がシュラウド２１に対して固定される。

３本の固定用水圧シリンダ３は、上方から見て互いに等しい角度（１２０度）をもってベース台２から突出し、ベース台２をシュラウド２１に対して三方向から支持するようになっている。

なお、これに限らず、４本以上の固定用水圧シリンダ３を設けて、ベース台２をシュラウド２１に対して多方向から支持するようにしてもよい。

固定用水圧シリンダ３は、ベース台２に固定されるシリンダチューブ４と、このシリンダチューブ４の先端から突出するシリンダロッド５とを備える、片ロッド式のものが用いられる。

シリンダロッド５の基端にはピストン（図示せず）が結合される。シリンダチューブ４の内側には、このピストンによって２つの水圧室（図示せず）が画成され、各水圧室に水圧配管１３がそれぞれ接続される。固定用水圧シリンダ３は、各水圧室に導かれる水圧力差によってシリンダロッド５がシリンダチューブ４に対して図中矢印で示すように移動する。

ベース台２を据え付けるときに、水圧ユニット１０によって各固定用水圧シリンダ３の伸張量を等しくする制御が行われる。これにより、各固定用水圧シリンダ３を介してベース台２がシュラウド２１の中心部に来るように支持され、ベース台２の中心線Ｏがシュラウド２１の中心軸上に配置される。

ベース台２の下方には中心線Ｏを中心として鉛直軸まわりに回動する旋回台６が設けられる。この旋回台６は図示しない軸受を介してベース台２に対して回動可能に支持される。

旋回台６を水圧によって鉛直軸まわりに回動させる水圧旋回手段３２として、ベース台２の上には旋回用水圧モータ８と減速機９が設けられる。この旋回用水圧モータ８と減速機９によって旋回台６がベース台２に対して回転駆動される。

旋回用水圧モータ８は水圧ユニット１０から延びる水圧配管１１を介して給排される加圧作動水によって正逆両方向に回転作動する。旋回用水圧モータ８の回転は減速機９によって減速して旋回台６に伝えられ、旋回台６が図中矢印で示すように回転駆動される。

なお、これに限らず、減速機９を廃止し、旋回用水圧モータ８によって旋回台６を直接回転駆動する構成としてもよい。

カッタ台２０を水圧によってシュラウド２１の内壁２２に対して進退させる水圧進退手段３３として、進退用水圧シリンダ１５が設けられる。

この進退用水圧シリンダ１５は、旋回台６に支持されるシリンダチューブ１６と、このシリンダチューブ１６の先端から突出するシリンダロッド１７とを備える、片ロッド式のものが用いられる。

シリンダロッド１７の基端にはピストン（図示せず）が結合される。シリンダチューブ１６の内側には、このピストンによって２つの水圧室（図示せず）が画成され、各水圧室に水圧配管１２がそれぞれ接続される。進退用水圧シリンダ１５は、各水圧室に導かれる水圧力差によってシリンダロッド１７が図中矢印で示すように中心線Ｏに直交する方向に移動する。

水圧配管１２の途中にはスイベルジョイントまたはロータリジョイント（図示せず）が介装され、旋回台６が回動しても捩れないようになっている。

シリンダロッド１７の先端にカッタ台２０が結合され、カッタ台２０にカッタ（図示せず）が取り付けられる。

進退用水圧シリンダ１５は、シリンダチューブ１６に対してシリンダロッド１７がその軸まわりに回動することを係止する係止機構（図示せず）を備える。これにより、カッタ台２０は、シリンダロッド１７の軸まわりに回動することがなく、カッタの姿勢が保たれる。

カッタは、例えばウォータジェット式カッタが用いられる。このウォータジェット式カッタは高圧噴流水をシュラウド２１の内壁２２に当てながら移動することにより、シュラウド２１の壁を構成する鋼板を切断するものである。

なお、これに限らず、カッタは回転歯を備える回転歯式カッタを用いてもよい。この場合に、回転歯を駆動する水圧モータを設け、この水圧モータに水圧ユニット１０から供給される加圧作動水が供給される構成とする。

次に、原子炉解体用ロボット１の動作を説明する。

原子炉解体用ロボット１の搬入時には、各固定用水圧シリンダ３が収縮作動した格納姿勢に保持される。この格納姿勢をした原子炉解体用ロボット１は、クレーンによって吊り下げられ、シュラウド２１の中心部に配置される。

原子炉解体用ロボット１の据え付け時には、水圧ユニット１０から水圧配管１３を介して給排される加圧作動水によって３本の固定用水圧シリンダ３を同期して伸張作動させ、各シリンダロッド５の先端をシュラウド２１の内壁２２に当接させる。これにより、ベース台２がシュラウド２１に対して三方向から支持され、固定される。

原子炉解体用ロボット１の切断作動時には、まず、旋回用水圧モータ８を回転作動させて旋回台６を介してカッタ台２０を旋回させ、カッタを所定方向に向ける。

続いて、進退用水圧シリンダ１５を所定のストロークだけ伸張作動させ、カッタ台２０に取り付けられたウォータジェット式カッタをシュラウド２１の内壁２２に所定距離をもって対峙させる。

続いて、ウォータジェット式カッタから噴射される高圧噴流水をシュラウド２１の内壁２２に当ててシュラウド２１の壁を切断しながら、旋回用水圧モータ８を回転作動させてカッタをシュラウド２１の内壁２２に沿って周方向に移動する。

旋回台６を１回転させてシュラウド２１の壁を切断するカッタをシュラウド２１の内壁２２に沿って１周させることにより、シュラウド２１の壁がリング状に切断される。

こうしてリング状に切断された壁は、３本の固定用水圧シリンダ３を介して原子炉解体用ロボット１に支持され、クレーンによって搬出される。

原子炉解体用ロボット１が以上の工程を繰り返し行うことにより、シュラウド２１が解体される。

以上のように、本実施形態では、原子炉を構成する筒状のシュラウド２１を切断する原子炉解体用ロボット１であって、シュラウド２１の内部に配置されるベース台２と、水圧によってベース台２をシュラウド２１の内壁２２に対して支持する水圧固定手段３１と、ベース台２に対して回動可能に支持される旋回台６と、この旋回台６を水圧によって回動させる水圧旋回手段３２と、旋回台６に対して移動可能に支持されるカッタ台２０と、このカッタ台２０を水圧によってシュラウド２１の内壁２２に対して進退させる水圧進退手段３３とを備え、カッタ台２０に取り付けられるカッタをシュラウド２１の内壁２２に沿って周方向に移動してシュラウド２１を切断する構成とした。

上記構成に基づき、原子炉解体用ロボット１を駆動する手段として設けられる水圧固定手段３１と水圧旋回手段３２と水圧進退手段３３の全てが水圧ユニット１０によって給排される加圧作動水によって作動する機構に統一されるため、制御性に優れるとともに、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。そして、作動流体として作動水（水）が用いられるため、この作動水がシュラウド２１内に洩れ出しても、シュラウド２１内を汚染することがなく、環境負荷が極めて少ない、クリーン度が高い安全なシステムを提供できる。

本実施形態では、水圧固定手段３１は、水圧によって伸長作動する固定用水圧シリンダ３を３本備え、固定用水圧シリンダ３はベース台２に支持されるシリンダチューブ４と、このシリンダチューブ４から水圧によって突出するシリンダロッド５とを備え、このシリンダロッド５の先端をシュラウド２１の内壁２２に当接させる構成とした。

上記構成に基づき、原子炉解体用ロボット１の据え付け時には、各固定用水圧シリンダ３を所定のストロークだけ伸張作動させることにより、ベース台２をシュラウド２１の中心に精度よく配置することができる。

各固定用水圧シリンダ３は、ベース台２をシュラウド２１の内壁２２に対して支持する梁としての機能を果たし、構造の簡素化がはかれる。

本実施形態では、水圧旋回手段３２は、ベース台２に対して旋回台６を水圧によって回転駆動する旋回用水圧モータ８を備える構成とした。

上記構成に基づき、水圧によって回転作動する旋回用水圧モータ８が旋回台６を鉛直軸まわりに回動させることにより、カッタ台２０がシュラウド２１の内壁２２の周方向に移動し、カッタ台２０の位置を精度よく制御することができる。

本実施形態では、水圧進退手段３３は、水圧によって伸縮作動する進退用水圧シリンダ１５を備え、この進退用水圧シリンダ１５は、旋回台６に支持されるシリンダチューブ１６と、このシリンダチューブ１６から水圧によって突出するシリンダロッド１７とを備え、このシリンダロッド１７の先端にカッタ台２０が支持され、カッタ台２０がシュラウド２１の内壁２２に対して進退する構成とした。

上記構成に基づき、進退用水圧シリンダ１５が旋回台６に対してカッタ台２０を移動可能に支持する機能を果たすことにより、カッタ台２０を移動可能に支持するガイド機構などを別に設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 原子炉解体用ロボット
２ ベース台
３ 固定用水圧シリンダ
４ シリンダチューブ
５ シリンダロッド
６ 旋回台
８ 旋回用水圧モータ
１５ 進退用水圧シリンダ
１６ シリンダチューブ
１７ シリンダロッド
２０ カッタ台
２１ シュラウド
２２ 内壁
２５ ワイヤロープ
３１ 水圧固定手段
３２ 水圧旋回手段
３３ 水圧進退手段

Claims (2)

1. 原子炉を構成する筒状のシュラウドを切断する原子炉解体用ロボットであって、
   前記シュラウドの内部に配置されるベース台と、
   水圧によって前記ベース台を前記シュラウドの内壁に対して支持する水圧固定手段と、
   前記ベース台に対して回動可能に支持される旋回台と、
   前記旋回台を前記ベース台に対して回動可能に支持する軸受と、
   前記旋回台を水圧によって回動させる水圧旋回手段と、
   前記旋回台に対して移動可能に支持されるカッタ台と、
   前記カッタ台を水圧によって前記シュラウドの内壁に対して進退させる水圧進退手段とを備え、
   前記水圧旋回手段は、前記ベース台に対して前記旋回台を水圧によって回転駆動する旋回用水圧モータを備え、
   前記ベース台の下方に前記旋回台が設けられ、
   前記ベース台の上方に前記旋回用水圧モータが設けられ、
   前記水圧進退手段は、前記旋回台に支持されるシリンダチューブと、このシリンダチューブから水圧によって突出して前記カッタ台を支持するシリンダロッドと、前記シリンダチューブに対して前記シリンダロッドがその軸まわりに回動することを係止する係止機構と、を備える進退用水圧シリンダであり、
   前記カッタ台に取り付けられるカッタを前記シュラウドの内壁に沿って周方向に移動して前記シュラウドを切断する構成としたことを特徴とする原子炉解体用ロボット。
2. 前記水圧固定手段は水圧によって伸長作動する固定用水圧シリンダを３本以上備え、
   この固定用水圧シリンダは、
   前記ベース台に支持されるシリンダチューブと、
   このシリンダチューブから水圧によって突出するシリンダロッドと、を備え、
   このシリンダロッドの先端を前記シュラウドの内壁に当接させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の原子炉解体用ロボット。