JP6941571B2 - 調査システム及び調査方法 - Google Patents

Description

本開示は、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合に好適な調査システム及び調査方法に係り、特に、原子炉格納容器の内部又は原子炉圧力容器の内部を調査する調査システム及び調査方法に関する。

大地震、地震後の津波などの災害で、原子力発電所にシビアアクシデント（例えば、炉心溶融など）が発生した場合、原子炉格納容器の内部に放射性物質を閉じ込めるために、原子炉格納容器の内部の調査が必要となる。近年では、放射線量の高い原子炉格納容器の内部を調査するため、遠隔操作型ロボットを利用した調査システムの開発が進んでいる。

例えば、特許文献１には、床面を移動して建屋内に侵入する本体と、本体に設けられたカメラと、カメラのパンチルト機構と、本体に搭載可能な飛行体と、飛行体に設けられた発光体と、カメラが発光体を追尾するようにパンチルト機構を制御するパンチルト制御手段と、カメラで撮影された画像を表示する表示手段と、少なくとも飛行体を操作する操作手段と、を備えることで、建屋の内部を適切に調査することが可能な建屋内調査システムが開示されている。

特開２０１４−１０４７９７号公報

しかしながら、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査することは困難であるという問題がある。また、特許文献１に記載の建屋内調査システムは、原子炉格納容器の内部を調査するには十分な構成を有していない。

本開示に係る実施形態は、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査可能な調査システムを提供することを課題とする。

本開示の実施形態に係る調査システムは、原子炉格納容器又は原子炉圧力容器を構成する容器に接続されている配管の内部を移動する配管内移動体と、前記配管の内部では前記配管内移動体に運搬され、前記配管と前記容器との接続部で前記配管内移動体から解放されて、前記容器の内部を撮影しながら前記容器の内部空間を飛行する飛行体と、を備え、前記飛行体は、前記配管内に収まるサイズの球形であり、前記配管内移動体は、前記飛行体の把持と前記解放とを行う把持機構を備えるとともに、自走、及び／又は、可撓性を有するロッド若しくはワイヤの推力によって、前記配管内を前進するように構成されており、前記配管内に収まるサイズの球体として構成されている、ことを特徴とする。

本開示の実施形態に係る調査システムによれば、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査することができる。

第１実施形態に係る原子炉建屋の構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係る飛行体の構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係る配管移動ロボットの構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係る調査システムの構成の一例を示す機能ブロック図である。 第１実施形態に係る調査システムの調査方法の一例を示すフローチャートである。 変形例に係る配管内移動体の構成の一例を示す図である。 第２実施形態に係る調査システムが原子炉圧力容器に適用される場合を示す図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが原子炉格納容器の内部に侵入する様子を示す図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管に切欠き部を施工する様子を示す図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管に切欠き部を施工する様子を示す拡大図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管の切欠き部から飛行体を投入する様子を示す図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管の切欠き部から飛行体を投入する様子を示す拡大図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管の切欠き部から飛行体及び配管移動ロボットを投入する様子を示す拡大図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管の切欠き部から調査装置を投入する様子を示す図である。 第２実施形態に係る遠隔マニピュレータが配管の切欠き部から調査装置を投入する様子を示す拡大図である。 第２実施形態に係る連結された調査装置が配管内を移動する様子を示す図である。 第２実施形態に係る調査システムがガスホルダに適用される場合を示す図である。

以下、実施形態に係る調査システム及び調査方法について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

[第１実施形態]
≪原子炉建屋の構成≫
まず、図１を参照して、本実施形態に係る調査システム１０が適用される原子炉建屋１の構成について説明する。

原子炉建屋１は、厚さ約１ｍ、高さ約４０ｍの鉄筋コンクリートで構成され、原子炉建屋１の中には、原子炉格納容器２、原子炉圧力容器３、エアロック４、複数のペネトレーション５、などが備えられている。

原子炉格納容器２は、原子炉圧力容器３の全体を覆う容器であり、厚さ約３ｃｍの鋼鉄で構成される。原子炉格納容器２は、原子炉圧力容器３の内部に配置される炉心が溶融するような事態が発生した場合においても、放射性物質を内部に閉じ込めて、放射性物質が外部へと漏れないように封じ込める。原子炉格納容器２は、ドライウェルとウェットウェルの２つの部分を含み、通常の定検（定期検査）を行う際には、エアロック４から人間が侵入することで、ドライウェルの内部を調査することが可能である。

原子炉圧力容器３は、原子炉格納容器２の内部に配置される容器であり、厚さ約１５ｃｍの鋼鉄で構成される。原子炉の運転中において、原子炉圧力容器３の内部には、温度約２８０℃、圧力約７０気圧（約７ＭＰａ）の水蒸気が発生している。原子炉圧力容器３は、圧力約９０気圧（約９ＭＰａ）まで耐えられる構成となっているが、何らかの原因で、原子炉圧力容器３の内部の圧力が高くなり過ぎた場合には、逃がし安全弁が自動的に開き、ウェットウェルに溜めてある水の中に、高温高圧の水蒸気が排出されて、圧力が下がる仕組みとなっている。

ペネトレーション５は、複数のペネトレーション（例えば、ペネトレーション５ａ、ペネトレーション５ｂ）を含み、それぞれのペネトレーションは、原子炉格納容器２に接続される。ペネトレーション５としては、水や蒸気が流れる配管として機能するペネトレーション、ケーブル５００などを原子炉格納容器２の外部に引き出すためのペネトレーション、現在使用されていない予備のペネトレーション、などが挙げられる。例えば、ケーブル５００などを原子炉格納容器２の外部に引き出すためのペネトレーション、予備のペネトレーション、を介して、調査システム１０は、原子炉格納容器２の内部の調査を行うことが可能である。

≪調査システムの構成≫
次に、図１乃至図４を参照して、本実施形態に係る調査システム１０の構成について説明する。

調査システム１０は、飛行体１００、配管移動ロボット（配管内移動体）２００、遠隔操作装置３００、チャンバ４００、ケーブル５００、リフタ６００、などを備えている。

飛行体１００は、ペネトレーション（配管）５の内部で配管移動ロボット２００に把持されて、ペネトレーション５の内部を移動する。飛行体１００は、球形であることが好ましい。飛行体１００が球形であることで、ペネトレーション５が複数の曲がり部を有していても、飛行体１００がペネトレーション５の内部をスムーズに移動することが可能になる。
また、飛行体１００は、ペネトレーション５と原子炉格納容器２との接続部で配管移動ロボット２００から解放されて、原子炉格納容器２の内部を撮影しながら飛行する。配管移動ロボット２００から解放された飛行体１００は、原子炉格納容器２の内部における高所或いは低所など、原子炉格納容器２の内部を自在に飛行可能である。

配管移動ロボット２００は、自走機能を有しており、飛行体１００を把持（保持）しながら、原子炉格納容器２に接続されるペネトレーション５の内部を、入口端部Ａから出口端部Ｂまで移動する（図３参照）。つまり、配管移動ロボット２００は、飛行体１００を運搬する。また、配管移動ロボット２００は、ケーブル５００を介して、遠隔操作装置３００と接続される。なお、図１及び図３では、配管移動ロボット２００がペネトレーション５の内部を水平に移動する場合を一例に挙げて説明しているが、配管移動ロボット２００は、ペネトレーション５の内部を鉛直に移動することも可能である。

チャンバ４００は、原子炉格納容器２の内部から外部へと放射性物質が拡散することを防止するため、或いは、原子炉格納容器２の内部に存在するダストなどが外部へと放出されることを防止するために、ペネトレーション５の入口端部Ａに設置される。ペネトレーション５の入口端部Ａにチャンバ４００を設置することで、原子炉格納容器２を穿孔して新たに入口を作製しなくても、既存のペネトレーションを利用して、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入することができる。
チャンバ４００は、エアロック４のように２重構造となっており、外側の扉（原子炉格納容器２から遠い側の扉）と内側の扉（原子炉格納容器２に近い側の扉）とを備えている。外側の扉が開くと、飛行体１００及び配管移動ロボット２００がチャンバ４００に搬入され、外側の扉が閉じた後、内側の扉が開くと、飛行体１００及び配管移動ロボット２００がペネトレーション５に搬入される。つまり、外側の扉又は内側の扉のどちらか一方は、必ず閉じた状態になる。

リフタ６００は、飛行体１００及び配管移動ロボット２００がペネトレーション５に搬入可能な高さ、或いは、飛行体１００及び配管移動ロボット２００がペネトレーション５から搬出可能な高さとなるように、チャンバ４００の高さを調整する。リフタ６００によってチャンバ４００の高さが適切に調整されることで、操作者３０１は、適切なペネトレーションを選定して、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入又は搬出することができる。

〔飛行体の構成〕
次に、本実施形態に係る飛行体１００の構成について詳細に説明する。
飛行体１００は、球状フレーム１０１、シャフト１０２、プロペラ１０３ａ、プロペラ１０３ｂ、プロペラモータ１０４ａ、プロペラモータ１０４ｂ、方向制御モータ１０５、ジャイロセンサ１０６、カメラ１０７、雲台１０８、無線通信装置１０９、環境計測センサ１１０、照明装置１１１、バッテリー１１２、電源装置１１３、制御装置１１４、充電装置１１５、映像送信装置１１６、スピードコントローラ１１７、発光体マーカー、距離センサ、などを備えている。

球状フレーム１０１は、飛行体１００が原子炉格納容器２の内部を飛行する際、プロペラ１０３が原子炉格納容器２の内部に存在する構造物（例えば、ポンプなど）に直接接触してしまうことを防ぐために、プロペラ１０３の周りを囲むように設けられる。

シャフト１０２は、球状フレーム１０１の中心を貫くように設けられ、一対のプロペラ１０３（上プロペラ１０３ａ，下プロペラ１０３ｂ）は、シャフト１０２の中心部に同軸上に配置される。上プロペラモータ１０４ａは、上プロペラ１０３ａを駆動し、下プロペラモータ１０４ｂは、下プロペラ１０３ｂを駆動する。方向制御モータ１０５ａは、プロペラ１０３のロール方向の姿勢を制御し、方向制御モータ１０５ｂは、プロペラ１０３のピッチ方向の姿勢を制御する。ジャイロセンサ１０６は、飛行体１００の姿勢を計測し、計測値を制御装置１１４へと出力する。

カメラ１０７は、飛行体１００に搭載されて、原子炉格納容器２の内部を撮影し、撮影した映像を映像送信装置１１６へと出力する。雲台１０８は、制御装置１１４から入力される制御信号に基づいて、カメラ１０７のパン（左右方向の首振り）、カメラ１０７のチルト（上下方向の首振り）などを制御する。

無線通信装置１０９は、配管移動ロボット２００と無線で通信する。無線通信装置１０９は、ジャイロセンサ１０６によって計測された計測値、環境計測センサ１１０によって計測された計測値、などを、制御装置１１４から取得し、これらの計測値を、無線通信装置２０９へと送信する。更に、これらの計測値は、インターフェース２１２、インターフェース３０５を介して遠隔操作装置３００へと送信される。操作者３０１は、遠隔操作装置３００の表示装置３０２に表示される情報に基づいて、これらの計測値を確認できる。

環境計測センサ１１０は、原子炉格納容器２の内部の環境を計測し、計測値（環境データ）を制御装置１１４へと出力する。例えば、環境計測センサ１１０は、原子炉格納容器２の内部の温度や湿度、原子炉格納容器２の内部の放射線量、飛行体１００の稼動実績時間などを計測する。距離センサは、飛行体１００と、原子炉格納容器２の側面、上面、或いは下面との距離を計測する。

照明装置１１１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７が、原子炉格納容器２の内部を撮影する範囲を照らす。照明装置１１１は、例えば、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）やカラーＬＥＤなどで構成される。飛行体１００が照明装置１１１を備えることで、原子炉建屋１が災害発生時に停電してしまっても、飛行体１００は、撮影を継続することができる。

バッテリー１１２は、電源装置１１３と接続される。充電装置１１５は、バッテリー１１２の残量が少なくなった場合、バッテリー１１２を充電する。飛行体１００が充電装置１１５を搭載することで、バッテリー１１２を軽量化、小型化することができ、プロペラ１０３に要求される揚力を小さくすることができるため、飛行体１００を小型化することができる。

発光体マーカーは、飛行体１００が原子炉格納容器２の内部を飛行する際、配管移動ロボット２００に搭載されるカメラ２０４から認識し易い位置に設けられる。発光体マーカーは、制御装置１１４によって制御され、所定のパターンで点灯或いは消灯することが可能である。発光体マーカーは、原子炉格納容器２の内部に存在する他の発光体と誤認識されることを防ぐため、例えば、赤外線ＬＥＤなどにより構成されることが好ましい。

制御装置１１４は、飛行体１００の全体を制御する。例えば、制御装置１１４は、カメラ１０７のパンチルトを制御する制御信号を生成し、雲台１０８へと出力する。また、制御装置１１４は、上プロペラモータ１０４ａ及び下プロペラモータ１０４ｂを駆動する制御信号を生成し、スピードコントローラ１１７ａへと出力する。また、制御装置１１４は、方向制御モータ１０５ａ及び方向制御モータ１０５ｂを駆動する制御信号を生成し、スピードコントローラ１１７ｂへと出力する。

〔配管移動ロボットの構成〕
次に、本実施形態に係る配管移動ロボット２００の構成について詳細に説明する。
配管移動ロボット２００は、把持機構２０１、本体２０２、車輪２０３、カメラ２０４、雲台２０５、環境計測センサ２０６、充電装置２０７、ウインチ２０８、無線通信装置２０９、走行モータ２１０、アンテナ２１１、インターフェース２１２、映像受信装置２１３、制御装置２１４、などを備えている。

把持機構２０１は、簡易な構成であることが好ましく、例えば、ヒンジ回りに回転可能なフックにより構成される。把持機構２０１は、飛行体１００の球状フレーム１０１に引っ掛けられて、配管移動ロボット２００がペネトレーション５の内部を移動する間、飛行体１００を把持する。なお、把持機構２０１は、飛行体１００を把持／解放できるものであればフックに限定されるものではなく、例えば、磁石とすることも可能である。この場合、当該磁石（電磁石又は永久磁石）は、球状フレーム１０１に設置される磁性体に吸着することで、飛行体１００を把持する。
把持機構２０１は、制御装置２１４から入力される制御信号に基づいて制御され、例えば、把持機構２０１は、ペネトレーション５の内部で飛行体１００を把持し、ペネトレーション５と原子炉格納容器２との接続部で飛行体１００を解放する。ちなみに、本実施形態のように、配管移動ロボット２００に把持機構を備えている方が、飛行体１００を軽量化できて好ましいが、飛行体１００に把持機構を備えるようにしてもよいし、双方に備えるようにしてもよい。また、双方で１つの把持機構を構するようにしてもよい。

車輪２０３は、本体２０２の左右に２個ずつ設けられ、配管の内壁面に押し付けられることで、摩擦力を発生して回転し、ペネトレーション５の内部を移動する。走行モータ２１０は、制御装置２１４から入力される制御信号に基づいて、車輪２０３の駆動を制御する。

カメラ２０４は、配管移動ロボット２００に搭載されて、飛行体１００を監視し、撮影した映像をインターフェース２１２へと出力する。映像受信装置２１３は、映像送信装置１１６から受信した映像（飛行体１００に搭載されるカメラ１０７が撮影した映像）をインターフェース２１２へと出力する。即ち、カメラ２０４が撮影した映像及びカメラ１０７が撮影した映像は、インターフェース２１２、インターフェース３０５を介して、遠隔操作装置３００へと送信される。

雲台２０５は、カメラ２０４を載置し、制御装置１１４から入力される制御信号に基づいて、カメラ２０４のパン（左右方向の首振り）、カメラ２０４のチルト（上下方向の首振り）を制御する。雲台２０５は、カメラ２０４で撮影される映像の中心と、飛行体１００に設けられる発光体マーカーとが一致するように、カメラ２０４の位置を制御する。即ち、雲台２０５は、飛行体１００が常にカメラ２０４の撮像範囲に収まるように、カメラ２０４の位置を制御する。

無線通信装置２０９は、飛行体１００と無線で通信し、ジャイロセンサ１０６によって計測された計測値、環境計測センサ１１０によって計測された計測値、などを、無線通信装置１０９から受信し、インターフェース２１２を介して、遠隔操作装置３００へと送信する。操作者３０１は、遠隔操作装置３００の表示装置３０２に表示される情報に基づいて、これらの計測値を確認できる。

アンテナ２１１は、配管移動ロボット２００が飛行体１００と無線で通信するために、配管移動ロボット２００に搭載される。配管移動ロボット２００と飛行体１００とは、無線通信装置２０９、無線通信装置１０９を介して無線で通信する。また、配管移動ロボット２００と飛行体１００とは、映像受信装置２１３、映像送信装置１１６を介して無線で映像の送受信を行う。

環境計測センサ２０６は、ペネトレーション５の内部の環境を計測し、計測値（環境データ）をインターフェース２１２へと出力する。例えば、環境計測センサ２０６は、ペネトレーション５の内部の温度や湿度、ペネトレーション５の内部の放射線量、配管移動ロボット２００の稼動実績時間などを計測する。

充電装置２０７は、制御装置２１４によって制御され、飛行体１００に搭載されるバッテリー１１２を充電する。充電装置２０７は、センサを搭載しており、飛行体１００が配管移動ロボット２００の所定位置に保持された状態であることを当該センサが感知すると、非接触（ワイヤレス、無接点）で飛行体１００に搭載されるバッテリー１１２を充電する。バッテリー１１２の残量が少なくなった場合、飛行体１００は、調査途中で飛行を一旦中止して、一時的に配管移動ロボット２００へと帰還し、充電装置２０７により充電された後、再び飛行することも可能である。これにより、飛行体１００は、長時間の調査を行い、調査範囲を拡大することができる。なお、配管移動ロボット２００の充電装置２０７から飛行体１００のバッテリー１１２への充電は、非接触で行われることが好ましいが、特に限定されるものではない。

ウインチ２０８は、本体２０２に搭載され、ウインチ２０８に巻かれるラインの一端が飛行体１００に接続される。飛行体１００に障害が発生した場合、或いは飛行体１００に非常事態が発生した場合に、ウインチ２０８がラインを巻き取ることによって飛行体１００を回収することが可能である。また、配管移動ロボット２００は、ウインチ２０８に巻かれるラインを介して、飛行体１００に電力を供給することも可能である。これにより、配管移動ロボット２００は、飛行体１００に常に電力を供給することができるため、飛行体１００の飛行時間を長くすることができる。

制御装置２１４は、配管移動ロボット２００の全体を制御する。例えば、制御装置２１４は、カメラ２０４のパンチルトを制御する制御信号を生成し、雲台２０５へと出力する。また、制御装置１１４は、把持機構２０１を制御する制御信号を生成し、把持機構２０１へと出力する。

また、制御装置１１４は、ラインの巻き取りの可否を制御する制御信号を生成し、ウインチ２０８へと出力する。また、制御装置１１４は、アンテナ２１１の伸縮を制御する制御信号を生成し、アンテナ２１１へと出力する。また、制御装置１１４は、車輪２０３の駆動を制御する制御信号を生成し、走行モータ２１０へと出力する。また、制御装置１１４は、充電装置２０７のオンオフを制御する制御信号を生成し、充電装置２０７へと出力する。

なお、配管移動ロボット２００の構成は、上述の構成に限定されるものではなく、少なくとも、飛行体１００を把持しながらペネトレーション５の内部を移動可能な構成を有していればよい。更には、把持に限定されるものではなく、配管移動ロボット２００の内部に、飛行体１００を収容するようなものでもよいし、配管移動ロボット２００が飛行体１００の載置台等を有して、飛行体１００を載置して運搬するようなものでもよい。

ここで、図３を参照して、配管移動ロボット２００が、ペネトレーション５ａの内部において、飛行体１００を把持し、ペネトレーション５と原子炉格納容器２との接続部において、飛行体１００を解放する様子について簡単に説明する。

図３Ａに示すように、ペネトレーション５ａの入口端部Ａから、飛行体１００及び配管移動ロボット２００が搬入される。配管移動ロボット２００は、ペネトレーション５ａの入口端部Ａから、ペネトレーション５ａの出口端部（ペネトレーション５と原子炉格納容器２との接続部）Ｂまで、飛行体１００を把持しながら移動する。

図３Ｂに示すように、配管移動ロボット２００は、ペネトレーション５ａの出口端部Ｂで停止して、飛行体１００を解放する。そして、飛行体１００は、ペネトレーション５ａの出口端部から原子炉格納容器２の内部へと飛行する。飛行体１００は、原子炉格納容器２の内部を撮影しながら飛行し、飛行体１００によって撮影された映像は、映像送信装置１１６、映像受信装置２１３、インターフェース２１２、インターフェース３０５を介して遠隔操作装置３００へと送信される。

〔遠隔操作装置の構成〕
次に、本実施形態に係る遠隔操作装置３００の構成について説明する。
遠隔操作装置３００は、表示装置３０２、配管移動ロボット用の操作入力装置３０３、飛行体用の操作入力装置３０４、インターフェース３０５、メモリ、などを備えている。遠隔操作装置３００は、原子炉建屋１から離れた放射線量の低い場所に設置されており、ケーブル５００を介して、配管移動ロボット２００と接続される。操作者３０１は、遠隔操作装置３００を操作することで、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作することが可能である。

表示装置３０２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、等である。表示装置３０２は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像、配管移動ロボット２００に搭載されるカメラ２０４で撮影された映像、環境測定センサ１１０で計測された計測値、環境測定センサ２０６で計測された計測値、などを表示する。

操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像に基づいて、原子炉格納容器２の内部の様子（例えば、構造物が溶融している様子、構造物が脱落している様子、など）を確認することができる。また、操作者３０１は、配管移動ロボット２００に搭載されるカメラ２０４で撮影された映像に基づいて、飛行体１００を直接目視しなくても、飛行体１００を操作することができる。

更に、操作者３０１は、遠隔操作装置３００の表示装置３０２に表示される情報に基づいて、環境測定センサ１１０で計測された計測値と、環境測定センサ２０６で計測された計測値とを比較して、原子炉格納容器２の内部の異常を検出することができる。例えば、操作者３０１は、飛行体１００が充電のため、一時的に配管移動ロボット２００へと帰還した際に、環境測定センサ１１０の計測値の異常（例えば、放射線量が極めて高い）に基づいて、放射線による原子炉格納容器２の内部の環境の異常を迅速に判定する。これにより、原子炉格納容器２の内部における異常な環境から飛行体１００を迅速に回避させ、調査システム１０の耐久性や信頼性の低下を防ぐことができる。

操作入力装置３０３は、操作者３０１が配管移動ロボット２００の操作を入力するための装置である。また、操作入力装置３０４は、操作者３０１が飛行体１００の操作を入力するための装置である。

操作入力装置３０３、操作入力装置３０４は、例えば、複数のハードキーを備えている。操作者３０１が、指等で操作キーをタッチすると、操作入力装置３０３は、操作者３０１の入力を受け付け、インターフェース３０５、インターフェース２１２、を介して、操作指示を制御装置２１４へと出力する。同様に、操作者３０１が、指等で操作キーをタッチすると、操作入力装置３０４は、操作者３０１の入力を受け付け、インターフェース３０５、インターフェース２１２、無線通信装置２０９、無線通信装置１０９を介して、操作指示を制御装置１１４へと出力する。

なお、操作入力装置３０３、操作入力装置３０４は、例えば、タッチパネルで構成され、複数のソフトウェアキー（操作キー）を備える構成としてもよい。この場合、操作者３０１が、指等で操作キーをタッチすると、各操作入力装置は、操作者３０１のタッチ操作を感知して入力を受け付け、操作指示を各制御装置へと出力する。

上述の調査システム１０によれば、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査することができる。

≪調査システムの調査方法≫
次に、図５を参照して、本実施形態に係る調査システム１０の調査方法について、説明する。

ステップＳ１００１において、操作者３０１は、遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して、ペネトレーション５の周辺に存在し、飛行体１００及び配管移動ロボット２００の搬入の邪魔になる干渉物を撤去する。

ステップＳ１００２において、操作者３０１は、遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して、飛行体１００及び配管移動ロボット２００をペネトレーション５に搬入するために、所定の間隔を空けて、ペネトレーション５を適当な箇所で切断する。なお、ペネトレーション５を切断する必要がない場合、操作者３０１は、ステップＳ１００３の処理へと進む。

ステップＳ１００３において、操作者３０１は、遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して、切断されたペネトレーションの内部に存在する不要な内容物の撤去を行う。

ステップＳ１００４において、操作者３０１は、切断されたペネトレーションの入口端部に、チャンバ４００を設置する。なお、チャンバ４００は、操作者３０１が遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して設置されてもよいが、操作者３０１によって設置されることが好ましい。

ステップＳ１００５において、操作者３０１は、チャンバ４００に設けられる外側の扉を開けて、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入する。その後、外側の扉が閉じられて、チャンバ４００に設けられる内側の扉が開き、飛行体１００及び配管移動ロボット２００が、ペネトレーションに搬入される。操作者３０１は、チャンバ４００に飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入した後は、即座に、原子炉建屋１から離れた放射線量の低い場所、即ち、遠隔操作装置３００が設置される場所に移動する。なお、飛行体１００及び配管移動ロボット２００は、操作者３０１が遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して搬入されてもよいが、操作者３０１によって搬入されることが好ましい。

ステップＳ１００６において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作して、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を、ペネトレーション５の入口端部からペネトレーション５の出口端部まで移動させる。

ステップＳ１００７において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作して、ペネトレーション５の出口端部（ペネトレーション５と原子炉格納容器２との接続部）で、飛行体１００を配管移動ロボット２００から解放する。そして、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００を遠隔操作して、ペネトレーション５の出口端部から原子炉格納容器２の内部へと飛行体１００を飛行させる。
更に、操作者３０１は、飛行体１００が原子炉格納容器２の内部を飛行していることを、表示装置３０２に表示される映像で確認した後、遠隔操作装置３００によって配管移動ロボット２００を遠隔操作して、配管移動ロボット２００に搭載されるカメラ２０４の位置を調整する。また、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって配管移動ロボット２００を遠隔操作して、配管移動ロボット２００に搭載されるアンテナ２１１を原子炉格納容器２の内部まで伸ばす。

ステップＳ１００８において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００を遠隔操作して、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７によって、原子炉格納容器２の内部を撮影する。操作者３０１は、配管移動ロボット２００に搭載されるカメラ２０４で撮影された映像、及び飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像を見ながら、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作する。これにより、操作者３０１は、原子炉格納容器２の内部の所望の箇所を調査することができる。

ステップＳ１００９において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００を遠隔操作して、飛行体１００をペネトレーション５まで帰還させる。この際、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって配管移動ロボット２００を遠隔操作して、配管移動ロボット２００をペネトレーション５の出口端部から入口端部へと後退させる。配管移動ロボット２００を僅かに後退させることで、飛行体１００は、ペネトレーション５に侵入し易くなる。

ステップＳ１０１０において、操作者３０１は、調査を終了して、カメラ１０７及びカメラ２０４による映像の取得を終了するか否かを判定する。操作者３０１は、調査を終了すると判定する場合、ステップＳ１０１１の処理へと進む。操作者３０１は、調査を終了しない（更に調査が必要である）と判定する場合、ステップＳ１０１３の処理へと進む。

ステップＳ１０１１において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作して、配管移動ロボット２００の把持機構２０１により飛行体１００を配管移動ロボット２００に固定する。

ステップＳ１０１２において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作して、飛行体１００及び配管移動ロボット２００をペネトレーション５の入口端部へと更に後退させる。そして、操作者３０１は、遠隔操作ロボットなどを遠隔操作して、チャンバ４００から、飛行体１００及び配管移動ロボット２００を回収する。なお、この際、操作者３０１は、飛行体１００及び配管移動ロボット２００の損傷状態などを確認する。損傷が少ない場合には、一度調査に使用された飛行体１００及び当該配管移動ロボット２００を用いて、再び、調査を行うことも可能である。

ステップＳ１０１３において、操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるバッテリー１１２の残量を調べて、バッテリー１１２の残量が十分であるか否かを判定する。操作者３０１は、バッテリー１１２の残量が十分であると判定する場合、ステップＳ１００８の処理へと進む。操作者３０１は、バッテリー１１２の残量が十分でないと判定する場合、ステップＳ１０１４の処理へと進む。

ステップＳ１０１４において、操作者３０１は、遠隔操作装置３００によって飛行体１００及び配管移動ロボット２００を遠隔操作して、飛行体１００に搭載されるバッテリー１１２の充電を行う。また、操作者３０１は、遠隔操作装置３００に搭載される表示装置３０２によって、環境計測センサ１１０の計測値、及び環境計測センサ２０６の計測値を確認する。

上述の調査方法によれば、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査することができる。

≪変形例≫
次に、図６を参照して、本実施形態に係る配管内移動体の変形例について説明する。なお、配管内移動体２００ａにおいて、上述の配管移動ロボット２００と、共通する部分については、重複した説明を省略する。

変形例に係る配管内移動体２００ａは、把持機構２０１ａ、球体２０２ａ、カメラ２０４、雲台２０５、環境計測センサ２０６、充電装置２０７、ウインチ２０８、無線通信装置２０９、走行モータ２１０、アンテナ２１１、インターフェース２１２、映像受信装置２１３、制御装置２１４、可撓性を有する棒２１５、などを備えている。

変形例に係る配管内移動体２００ａは、操作者３０１によってペネトレーション５ｃの内部に押し込まれてた可撓性を有する棒２１５と、可撓性を有する棒２１５の先端に設けられる球体２０２ａとが、共にペネトレーション５ａの内部を移動する。

球体２０２ａは、可撓性を有する棒２１５の先端に設けられ、把持機構２０１ａを備える。球体２０２ａは、把持機構２０１ａによって、飛行体１００を把持しながら、ペネトレーション５ｃの内部を移動する。
把持機構２０１ａは、例えば、磁石で構成されて、飛行体１００の球状フレーム１０１に設置される磁性体を吸着することで、飛行体１００を把持する。
可撓性を有する棒２１５は、操作者３０１によって、ペネトレーション５ｃの内部に押し込まれることで、棒２１５自身がペネトレーション５ｃの内部を移動すると共に、先端に設けられる球体２０２ａをペネトレーション５ｃの内部で移動させる。なお、棒２１５は、可撓性を有するロッド（プッシュロッド／プルロッド）であり、棒２１５ａは、球体２０２ａ（配管内移動体）を例えば前進させるときはプッシュロッドとして機能し、球体２０２ａを例えば後退させるときはプルロッドとして機能する。このロッドは、球体２０２ａを前進させることができるような推力を発生できるものであれば、ワイヤなどでもよい。

図６に示すように、変形例に係る配管内移動体２００ａは、ペネトレーション５ｃの内部で、飛行体１００を把持しながら移動し、ペネトレーション５ｃと原子炉格納容器２との接続部で、飛行体１００を解放する。飛行体１００は、配管内移動体２００ａから解放された後、原子炉格納容器２の内部を、カメラ１０７によって撮影しながら飛行する。操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像に基づいて、原子炉格納容器２の内部の様子を確認することができる。

上述のように、変形例に係る配管内移動体２００ａは、ペネトレーション５ｃが複数の曲がり部を有していても、ペネトレーション５ｃの内部をスムーズに移動できる。また、変形例に係る配管内移動体２００ａは、配管内移動体２００ａに接続されるケーブル５００の牽引力が不足する場合であっても、ペネトレーション５ｃの内部をスムーズに移動できる。

従って、変形例に係る配管内移動体２００ａを適用した調査システム１０も、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉格納容器の内部を安全に調査することができる。なお、本実施形態に係る配管内移動体は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、変更が可能である。

[第２実施形態]
≪調査システムの原子炉圧力容器への適用≫
本実施形態では、図７乃至図１０を参照して、本実施形態に係る調査システム１０の適用例について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。

本実施形態に係る調査システム１０は、原子炉圧力容器３の内部を調査することも可能である。

まず、図７及び図８Ａに示すように、操作者３０１は、機器ハッチ７１０の近傍にチャンバを設けて、機器ハッチ７１０の扉を穿孔して入口を作製する。そして、操作者３０１は、当該入口から原子炉格納容器２の内部へと、遠隔マニピュレータ７０１、解体ロボット７０２、などのロボットを搬入する。なお、操作者３０１は、エアロック４３などの他の入口から、遠隔マニピュレータ７０１、解体ロボット７０２、などのロボットを搬入してもよい。

図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、操作者３０１は、原子炉圧力容器３の内部へと繋がる適切な配管７００（例えば、水や蒸気が流れる配管）を選定する。そして、操作者３０１は、遠隔マニピュレータ７０１を遠隔操作して、遠隔マニピュレータ７０１に、回転型切断ツール７２０を把持させる。なお、切断ツールは、図８Ｃに示す回転型切断ツールに限定されるものではなく、例えば、セイバーソー、アブレシブジェット、などであってもよい。

図８Ｄに示すように、操作者３０１は、遠隔マニピュレータ７０１を遠隔操作して、回転型切断ツール７２０によって、配管７００に所定の大きさの切欠き部Ｘを施工する。
原子炉圧力容器３と接続される配管７００の構成（図７参照）は、原子炉格納容器２と接続されるペネトレーション５の構成（図１参照）と比較して複雑である。
従って、操作者３０１が、配管７００に所定の大きさの切欠き部Ｘを施工することで、飛行体１００及び配管移動ロボット２００が配管７００の内部を移動する距離を短くし、配管７００の内部を移動し易くすることができる。また、操作者３０１が、配管７００に所定の大きさの切欠き部Ｘを施工することで、飛行体１００及び配管移動ロボット２００が配管７００の曲がり部を通過する回数を少なくすることができる。
なお、操作者３０１は、配管７００に所定の大きさの切欠き部Ｘを施工するのみならず、例えば、所定の間隔を空けて、配管７００を２箇所切断してもよい。

図８Ｅに示すように、操作者３０１は、遠隔マニピュレータ７０１を遠隔操作して、原子炉圧力容器３の内部へと繋がる配管７００の切欠き部Ｘから、飛行体１００を原子炉圧力容器３の内部へと搬入する。
飛行体１００は、配管７００の内部を移動し、配管７００と原子炉圧力容器３との接続部から原子炉圧力容器３の内部へと飛行し、原子炉圧力容器３の内部をカメラ１０７によって撮影しながら飛行する。操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像に基づいて、原子炉圧力容器３の内部の様子を確認することができる。

或いは、図８Ｆに示すように、操作者３０１は、遠隔マニピュレータ７０１を遠隔操作して、原子炉圧力容器３の内部へと繋がる配管７００の切欠き部Ｘから、パイプ状のホルダに格納された飛行体１００及び配管移動ロボット２００を原子炉圧力容器３の内部へと搬入する。
飛行体１００及び配管移動ロボット２００は、配管７００の内部を移動し、配管７００と原子炉圧力容器３との接続部で、飛行体１００は、配管移動ロボット２００から解放される。そして、飛行体１００は、原子炉圧力容器３の内部をカメラ１０７によって撮影しながら飛行する。操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像に基づいて、原子炉圧力容器３の内部の様子を確認することができる。

上述のように、操作者３０１は、配管７００に切欠き部Ｘを施工し、切欠き部Ｘから、飛行体１００、或いは飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入する。これにより、調査システム１０は、配管７００の構成が複雑であっても、原子炉格納容器２の内部を調査する場合と同様に、原子炉圧力容器３の内部を調査することができる。

なお、操作者３０１は、図８Ｄに示すように、切欠き部Ｘから、飛行体１００、或いは飛行体１００及び配管移動ロボット２００を搬入するのみならず、図９Ａに示すように、切欠き部Ｘから、調査装置８００を搬入してもよい。

調査装置８００は、図９Ｂに示すように、本体８０１にカメラ８０３を備え、パンタグラフ８０４により本体８０１に磁気車輪８０２が取り付けられている。調査装置８００は、磁気車輪８０２により配管７００の内部を移動し、配管７００と原子炉圧力容器３との接続部から原子炉圧力容器３の内部へと移動し、原子炉圧力容器３の内部をカメラ８０３によって撮影しながら移動する。操作者３０１は、調査装置８００に搭載されるカメラ８０３で撮影された映像に基づいて、原子炉圧力容器３の内部の様子を確認することができる。

或いは、調査装置８００は、図９Ｃに示すように、複数台の調査装置（調査装置８００ａ、調査装置８００ｂ）が連結部８０５によって連結された構成であってもよい。調査装置８００は、配管７００の内部を移動し、配管７００と原子炉圧力容器３との接続部で、調査装置８００ａは、調査装置８００ｂから解放される。そして、調査装置８００ａは、原子炉圧力容器３の内部をカメラ８０３によって撮影しながら移動する。操作者３０１は、調査装置８００ａに搭載されるカメラ８０３で撮影された映像に基づいて、原子炉圧力容器３の内部の様子を確認することができる。
このように、配管７００の内部を移動する走行部分の機能（調査装置８００ｂ）と、カメラ８０３によって原子炉圧力容器３の内部を撮影する調査部分の機能（調査装置８００ａ）とが分割された調査装置８００を適用してもよい。

図９Ａ、図９Ｂ、又は図９Ｃに示す調査装置８００を適用しても、調査システム１０は、原子炉格納容器２の内部を調査する場合と同様に、原子炉圧力容器３の内部を調査することができる。なお、図９に示す調査装置８００の構成は、あくまでも一例であり、当該構成に限定されるものではない。

本実施形態に係る調査システム１０を、原子炉圧力容器３に適用しても、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、原子炉圧力容器３の内部を安全に調査することができる。

≪調査システムのガスホルダへの適用≫
本実施形態に係る調査システム１０は、ガスホルダ９００の内部を調査することも可能である。

図９に示すように、飛行体１００及び配管内移動体２００ａは、ガスホルダ９００に接続される配管９１０の内部を移動し、配管９１０とガスホルダ９００との接続部で、飛行体１００は、配管内移動体２００ａから解放される。そして、飛行体１００は、ガスホルダ９００の内部をカメラ１０７によって撮影しながら飛行する。操作者３０１は、飛行体１００に搭載されるカメラ１０７で撮影された映像に基づいて、ガスホルダ９００の内部の様子を確認することができる。

従って、本実施形態に係る調査システム１０は、ガスホルダ９００のようなサイズが大きい容器の内部の調査、特に、ガスホルダ９００の内部における高所の調査を実施する場合においても、好適な構成となっている。

本実施形態に係る調査システム１０を、ガスホルダ９００に適用しても、原子力発電所にシビアアクシデントが発生した場合、２次災害のリスクを避けて、ガスホルダ９００の内部を安全に調査することができる。

以上、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

２ 原子炉格納容器（容器）
３ 原子炉圧力容器（容器）
５ ペネトレーション（配管）
１０ 調査システム
１００ 飛行体
１１０ 環境計測センサ
１１２ バッテリー
２００，２００ａ 配管移動ロボット（配管内移動体）
２０１，２０１ａ 把持機構
２０２ａ 球体
２０４ カメラ
２０５ 雲台
２０６ 環境計測センサ
２０８ ウインチ
２１１ アンテナ
２１５ 可撓性を有する棒（ロッド）
３０１ 操作者

Claims (7)

1. 原子炉格納容器又は原子炉圧力容器を構成する容器に接続されている配管の内部を移動する配管内移動体と、
   前記配管の内部では前記配管内移動体に運搬され、前記配管と前記容器との接続部で前記配管内移動体から解放されて、前記容器の内部を撮影しながら前記容器の内部空間を飛行する飛行体と、
   を備え、
   前記飛行体は、前記配管内に収まるサイズの球形であり、
   前記配管内移動体は、
   前記飛行体の把持と前記解放とを行う把持機構を備えるとともに、自走、及び／又は、可撓性を有するロッド若しくはワイヤの推力によって、前記配管内を前進するように構成されており、
   前記配管内に収まるサイズの球体として構成されている、
   ことを特徴とする調査システム。
2. 前記配管内移動体は、
   前記飛行体と通信するアンテナと、
   前記飛行体を監視するカメラと、
   前記カメラを載せる雲台と、を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の調査システム。
3. 前記配管内移動体は、
   前記飛行体のバッテリーを充電する充電装置を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の調査システム。
4. 前記容器の内部の異常を検出する操作者に、前記飛行体に搭載される環境計測センサの計測値と、前記配管内移動体に搭載される環境計測センサの計測値とを表示する表示部を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の調査システム。
5. 前記配管内移動体は、ウインチを更に備え、
   前記ウインチによって前記飛行体を回収する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の調査システム。
6. 前記配管内移動体は、
   前記ウインチに巻かれるラインを介して、前記飛行体に電力を供給する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の調査システム。
7. 原子炉格納容器又は原子炉圧力容器を構成する容器に接続されている配管内に収まるサイズの球形を有する飛行体の把持と解放とを行う把持機構を備えるとともに、自走、及び／又は、可撓性を有するロッド若しくはワイヤの推力によって、前記配管内を前進するように構成されており、前記配管内に収まるサイズの球体として構成されている配管内移動体が、前記配管内を移動するステップと、
   前記飛行体が、前記配管内では前記配管内移動体に運搬され、前記配管と前記容器との接続部で前記配管内移動体から解放されて、前記容器の内部を撮影しながら前記容器の内部空間を飛行するステップと、
   を含むことを特徴とする調査方法。

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