JP6136301B2

JP6136301B2 - 原子力設備用観察装置及び原子力設備用観察システム

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Publication number: JP6136301B2
Application number: JP2013014097A
Authority: JP
Inventors: 鵬王; 研吾松尾; 敬三今堀
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014145646A

Description

本発明は、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察（撮像観察）する原子力設備用観察装置等に関する。

原子力発電所等の原子力設備に想定外の事故等の不具合が発生し、原子力設備内の照明装置が停止した場合には、原子力設備の損傷箇所を特定するために、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察することが必要になる。一方、従来においては、前述のような場合を想定しておらず、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察する専用の観察装置について十分な開発がされていなかった。

なお、本発明に関連する先行技術としては特許文献１及び特許文献２に示すものがある。

特開平１０−２６６９２号公報特開２０１１−２０９６１１号公報

ところで、専用の観察装置が放射性物質に汚染された環境で使用されることになるため、専用の観察装置におけるカメラ、光源等の光学部品の寿命も短く、専用の観察装置による１回の観察（撮像）でより多くの情報量を入手する必要がある。また、専用の観察装置を原子力設備内の暗所の所定箇所に移送するときに、専用の観察装置が原子力設備内の障害物等に衝突（接触）することが想定されるため、専用の観察装置における光学部品を原子力設備内の障害物等から保護して、専用の観察装置の耐衝撃性を十分に確保する必要がある。

そこで、本発明は、１回の観察でより多くの情報量を入手しかつ耐衝撃性を十分に確保しつつ、観察画像（撮像画像）の鮮明度を高めることができる原子力設備用観察装置等を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察（撮像観察）する原子力設備用観察装置であって、金属により構成された装置外殻（装置ベース）と、前記装置外殻に設けられ、前記原子力設備内の暗所を撮像する全方位カメラと、前記装置外殻における前記全方位カメラの周囲に円周方向に間隔を置いて配設され、前記全方位カメラの撮像範囲を照明する複数の光源と、前記装置外殻に前記全方位カメラを覆うように設けられ、複数の前記光源の照射範囲から外れた位置に位置し、透過性材料により構成されたカメラ保護カバーと、前記装置外殻に複数の前記光源を覆うように前記カメラ保護カバーと別個に設けられ、前記全方位カメラの撮像範囲から外れた領域に位置し、透過性材料により構成された光源保護カバーと、を具備したことである。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。

本発明の第１の態様によると、前記原子力設備用観察装置を前記原子力設備内の暗所の所定箇所に移送する。そして、複数の前記光源によって前記全方位カメラの撮像範囲を照明しつつ、前記全方位カメラによって前記原子力設備内の暗所を撮像する。これにより、放射性物質に汚染された前記原子力設備内の暗所を観察して、前記原子力設備の損傷箇所を特定することができる。

ここで、前記原子力設備用観察装置は通常のカメラよりも撮像範囲の広い前記全方位カメラを構成要素として用いているため、前記原子力設備用観察装置による１回の観察範囲を十分に広げることができる。また、前記装置外殻に前記カメラ保護カバーが前記全方位カメラを覆うように設けられ、前記装置外殻に前記光源保護カバーが複数の前記光源を覆うように設けられているため、前記全方位カメラ及び複数の前記光源を前記原子力設備内の障害物等から保護することができる。

前記光源保護カバーが前記全方位カメラの撮像範囲から外れた領域に位置してあるため、前記光源保護カバーが前記全方位カメラの視野を阻害することがない。また、前記カメラ保護カバーが複数の前記光源の照射範囲から外れた位置に位置してあるため、複数の前記光源から照射された光が前記カメラ保護カバーに直接入射することはない。更に、前記光源保護カバーが前記カメラ保護カバーと個別に設けられているため、複数の前記光源に発生した熱によって前記光源保護カバー内の温度が上昇し、外気との温度差によって前記光源保護カバーの内表面（内側面）が曇っても、前記カメラ保護カバーの内表面が曇ることがない。

本発明の第２の態様は、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察して、観察画像を表示する原子力設備用観察システムであって、本発明の第１の特徴からなる原子力設備用観察装置と、前記全方位カメラからの画像信号（画像データ）に基づいて画像処理を行う制御ユニット（画像処理部）と、前記制御ユニット画像処理された観察画像を表示するモニタ（表示部）と、を具備したことである。

本発明の第２の態様によると、本発明の第１の態様による作用の他に、複数の前記光源によって前記全方位カメラの撮像範囲を照明しつつ、前記全方位カメラによって前記原子力設備内の暗所を撮像した後に、前記制御ユニットによって前記全方位カメラからの画像信号に基づいて画像処理を行い、前記モニタによって観察画像を表示する。

本発明によれば、前記原子力設備用観察装置による１回の観察範囲を十分に広げると共に、前記全方位カメラ及び複数の前記光源を前記原子力設備内の障害物等から保護できるため、前記原子力設備用観察装置による１回の観察でより多くの情報量を入手すると共に、前記原子力設備用観察装置の耐衝撃性を十分に確保することができる。

前記光源保護カバーが前記全方位カメラの視野を阻害すること、複数の前記光源から照射された光が前記カメラ保護カバーに直接入射すること、及び複数の前記光源に発生した熱によって前記カメラ保護カバーの内表面が曇ることがそれぞれないため、前記全方位カメラの視野を十分に確保した上で、前記全方位カメラの撮像画像の鮮明度、換言すれば、前記原子力設備用観察装置の観察画像の鮮明度を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る原子力設備用観察装置の断面図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）における矢視部IIAを示す図、図２（ｂ）は、本発明の実施形態に係る原子力設備用観察装置の主要部の拡大断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る原子力設備用観察システムを示す図である。

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

図１及び図３に示すように、本発明の実施形態に係る原子力設備用観察装置１は、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所ＤＰを観察（撮像観察）する装置である。また、原子力設備用観察装置１は、原子炉設備内のコンクリート床３の穿孔５の周縁に設置した作業ロボット７の操作によって、原子力設備内の暗所ＤＰの所定箇所に移送されるものである。そして、原子力設備用観察装置１の具体的な構成は、次のようになる。

図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、原子力設備用観察装置１は、円筒状の装置外殻（装置ベース）９を具備しており、この装置外殻９は、ステンレス等の金属により構成されている。また、装置外殻９の先端面の中央には、円筒状の突出部１１が形成されている。

装置外殻９の突出部１１には、原子力設備内の暗所ＤＰを撮像する全方位カメラ１３が設けられている。また、全方位カメラ１３は、市販されている公知の監視カメラと同様の構成からなり、パンチ・チルト等の可動部分がなく、円錐状、双曲面上状、放物面状、球面状等の回転対称球面ミラー（図示省略）を備えている。

装置外殻９の先端面における全方位カメラ１３の周囲には、全方位カメラ１３の撮像範囲を照明する複数のＬＥＤ光源（光源の一例）１５が円周方向に間隔を置いて配設されている。また、各ＬＥＤ光源１５は、装置外殻９の先端面に金属ブラケット１７を介して設けられたＬＥＤ基板１９と、ＬＥＤ基板１９に設けられかつ電気を光に変換するＬＥＤ（発光ダイオード）２１とを備えている。更に、各ＬＥＤ２１（各ＬＥＤ基板１９）の装置外殻９の軸心に対する配設角度は、全方位カメラ１３の撮像範囲ＴＡを照明できるように設定されており、装置外殻９の突出部１１の外周面は、ＬＥＤ光源１５から照射される光の遮蔽板としての機能を有している。なお、ＬＥＤ光源１５の個数、ＬＥＤ２１の配設角度を変更したり、複数のＬＥＤ光源１５の代わりに複数の赤外光源（図示省略）を用いたりしても構わない。

装置外殻９の突出部１１には、ドーム状のカメラ保護カバー２３が全方位カメラ１３を覆うように設けられている。また、カメラ保護カバー２３は、複数のＬＥＤ光源１５の照射範囲ＢＡから外れた位置に位置しており、アクリル等の透過性材料により構成されている。そして、カメラ保護カバー２３の外表面（外側面）及び内表面（内側面）の表面粗さは、研磨剤による研磨処理によって、日本工業規格で規定する算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下、換言すれば、ＬＥＤ光源１５から照射される光の波長（０．４〜０．７μｍ）の半分以下に設定されている。更に、カメラ保護カバー２３の外表面には、ハードコート剤の塗布及び硬化処理によってハードコート（耐擦傷コート）２５が形成されており、本発明の実施形態にあっては、ハードコート剤としては透明性及び耐擦傷性に優れたシリコン系ハードコート剤を用いている。なお、カメラ保護カバー２３からハードコート２５を省略しても構わない。

装置外殻９の先端面には、環状の光源保護カバー２７が複数のＬＥＤ光源１５を覆うようにカメラ保護カバー２３と別個に設けられている。また、光源保護カバー２７は、全方位カメラ１３の撮像範囲ＴＡから外れた領域に位置しており、アクリル等の透過性材料により構成されている。なお、光源保護カバー２７の外表面にハードコート剤の塗布及び硬化処理によってハードコート（図示省略）が形成されるようにしても構わない。

続いて、図３を参照して、本発明の実施形態に係る原子力設備用観察システム２９について説明する。

本発明の実施形態に係る原子力設備用観察システム２９は、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所ＤＰを観察して、観察画像を表示するシステムであって、原子力設備用観察装置１を具備する他に、次のような構成を有している。

原子力設備の外側ＥＰには、全方位カメラ１３からの画像信号（画像データ）に基づいて画像処理を行う制御ユニット３１が配設されている。また、原子力設備の外側ＥＰにおける制御ユニット３１の近傍には、制御ユニット３１によって画像処理された観察画像を表示するモニタ３３が配設されており、このモニタ３３は、制御ユニット３１に電気的に接続されている。そして、原子力設備用観察装置１と制御ユニット３１との間には、ケーブル３５が接続するように設けられており、このケーブル３５は、全方位カメラ１３と複数のＬＥＤ光源１５に電力を供給するための電線３７、及び全方位カメラ１３と制御ユニット３１の間で信号（画像信号及び制御信号）に伝送するための信号線３９が内包されている。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

作業ロボット７を適宜に操作することにより、原子力設備用観察装置１を原子力設備内の暗所ＤＰの所定箇所に移送する。そして、複数のＬＥＤ光源１５によって全方位カメラ１３の撮像範囲ＴＡを照明しつつ、全方位カメラ１３によって原子力設備内の暗所ＤＰを撮像する。続いて、制御ユニット３１によって全方位カメラ１３からの画像信号に基づいて画像処理を行い、モニタ３３によって観察画像を表示する。これにより、放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所ＤＰを観察して、原子力設備の損傷箇所を特定することができる。

ここで、原子力設備用観察装置１は通常のカメラよりも撮像範囲の広い全方位カメラ１３を構成要素として用いているため、原子力設備用観察装置１による１回の観察範囲を十分に広げることができる。また、装置外殻９の突出部１１にドーム状のカメラ保護カバー２３が全方位カメラ１３を覆うように設けられ、装置外殻９の先端面に環状の光源保護カバー２７が複数のＬＥＤ光源１５を覆うように設けられているため、全方位カメラ１３及び複数のＬＥＤ光源１５を原子力設備内の障害物等から保護することができる。

光源保護カバー２７が全方位カメラ１３の撮像範囲ＴＡから外れた領域に位置してあるため、光源保護カバー２７が全方位カメラ１３の視野を阻害することがない。また、カメラ保護カバー２３が複数のＬＥＤ光源１５の照射範囲ＢＡから外れた位置に位置してあるため、複数のＬＥＤ光源１５から照射された光がカメラ保護カバー２３に直接入射することはない。更に、光源保護カバー２７がカメラ保護カバー２３と個別に設けられているため、複数のＬＥＤ光源１５（ＬＥＤ２１）に発生した熱によって光源保護カバー２７内の温度が上昇し、外気との温度差によって光源保護カバー２７の内表面が曇っても、カメラ保護カバー２３の内表面が曇ることがない。そして、カメラ保護カバー２３の外表面及び内表面の表面粗さがＬＥＤ光源１５から照射される光の波長の半分以下に設定されているため、複数のＬＥＤ光源１５から照射された光の反射光がカメラ保護カバー２３に入射する際に、反射光の散乱を十分に低減することができる。特に、カメラ保護カバー２３の外表面にハードコート２５が形成されているため、カメラ保護カバー２３の外表面に傷が付くことを防止して、反射光の散乱をより十分に低減することができる。

各ＬＥＤ光源１５におけるＬＥＤ基板１９が装置外殻９の先端面に金属ブラケット１７を介して設けられているため、換言すれば、各ＬＥＤ光源１５におけるＬＥＤ基板１９が装置外殻９に伝熱できるように結合されているため、複数のＬＥＤ光源１５（ＬＥＤ２１）に発生した熱を外気に放熱（散熱）することができる。

従って、本発明の実施形態によれば、原子力設備用観察装置による１回の観察範囲を十分に広げると共に、全方位カメラ１３及び複数のＬＥＤ光源１５を原子力設備内の障害物等から保護できるため、原子力設備用観察装置１による１回の観察でより多くの情報量を入手すると共に、原子力設備用観察装置１の耐衝撃性を十分に確保することができる。

光源保護カバー２７が全方位カメラ１３の視野を阻害すること、複数のＬＥＤ光源１５から照射された光がカメラ保護カバー２３に直接入射すること、及び複数のＬＥＤ光源１５に発生した熱によってカメラ保護カバー２３の内表面が曇ることがそれぞれないため、全方位カメラ１３の視野を十分に確保した上で、全方位カメラ１３の撮像画像の鮮明度、換言すれば、原子力設備用観察装置１の観察画像の鮮明度を高めることができる。更に、複数のＬＥＤ光源１５から照射された光の反射光がカメラ保護カバー２３に入射する際に、反射光の散乱をより十分に低減できるため、原子力設備用観察装置１の観察画像の鮮明度をより高めることができる。

複数のＬＥＤ光源１５に発生した熱を外気に放熱できるため、複数のＬＥＤ光源１５の温度上昇による劣化を抑えることができる。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものでなく、例えば、装置外殻９の突出部１１に全方位カメラ１３が設けられる代わりに、装置外殻９に複数のＣＣＤカメラ（図示省略）が設けられる等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

ＤＰ原子力設備内の暗所
１原子力設備用観察装置
３コンクリート床
５穿孔
７作業ロボット
９装置外殻
１１突出部
１３全方位カメラ
ＴＡ全方位カメラの撮像範囲
１５ＬＥＤ光源
ＢＡＬＥＤ光源の照射範囲
１７金属ブラケット
１９ＬＥＤ基板
２１ＬＥＤ
２３カメラ保護カバー
２５ハードコート
２７光源保護カバー
２９原子力設備用観察システム
３１制御ユニット
３３モニタ
３５ケーブル
３７電線
３９信号線

Claims

放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察する原子力設備用観察装置であって、
金属により構成された装置外殻と、
前記装置外殻に設けられ、前記原子力設備内の暗所を撮像する全方位カメラと、
前記装置外殻における前記全方位カメラの周囲に円周方向に間隔を置いて配設され、前記全方位カメラの撮像範囲を照明する複数の光源と、
前記装置外殻に前記全方位カメラを覆うように設けられ、複数の前記光源の照射範囲から外れた位置に位置し、透過性材料により構成されたカメラ保護カバーと、
前記装置外殻に複数の前記光源を覆うように前記カメラ保護カバーと別個に設けられ、前記全方位カメラの撮像範囲から外れた領域に位置し、透過性材料により構成された光源保護カバーと、を具備した、原子力設備用観察装置。
更に、前記装置外殻の先端面に突出部が設けられ、
前記全方位カメラは、前記突出部に設けられ、
複数の前記光源は、前記装置外殻の先端面に配設されている、請求項１に記載の原子力設備用観察装置。
前記光源は、前記装置外郭の軸心に対して角度をつけて配設されている、請求項１又は請求項２に記載の原子力設備用観察装置。
前記カメラ保護カバーの外表面及び内表面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで、前記光源から照射される光の波長の半分以下に設定されている、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の原子力設備用観察装置。
前記カメラ保護カバーの外表面にハードコートが形成されている、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の原子力設備用観察装置。
前記光源は、前記装置外殻に金属ブラケットを介して設けられたＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板に設けられかつ電気を光に変換するＬＥＤとを備えたＬＥＤ光源である、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項の請求項に記載の原子力設備用観察装置。
放射性物質に汚染された原子力設備内の暗所を観察して、観察画像を表示する原子力設備用観察システムであって、
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項の請求項に記載の原子力設備用観察装置と、
前記全方位カメラからの画像信号に基づいて画像処理を行う制御ユニットと、
前記制御ユニットによって画像処理された観察画像を表示するモニタと、を具備した、原子力設備用観察システム。