JP7635591B2 - 水中沈殿物回収システム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ２０２０年９月１６日に２０２０年度 オンライン技術開発報告会にて発表

本発明は、水中の沈殿物を回収する水中沈殿物回収システムに関する。

従来から、水質汚染を防止するためや、水中に沈殿している有害物を除去するために、水中の沈殿物を回収することが行われている。沈殿物を回収する手段としては、例えば特許文献１に汚泥回収装置および方法が開示されている。特許文献１の汚泥回収装置は、水中を移動可能であると共に水底の汚泥を吸引して回収可能な浚渫装置と、水中を移動可能であると共に浚渫装置により回収された汚泥から水分を除去した回収物を回収物受槽に貯蔵する処理装置と、処理装置に電力や高圧空気などを供給する設備車とを有している。

特開２０１４－１２５７５４号公報

特許文献１の汚泥回収装置では、浚渫装置によって回収された汚泥は、処理装置の回収物受槽に貯槽される。このような構成であると、回収物受槽内に汚泥が回収されたら回収作業を一度中断し、汚泥回収装置（浚渫装置および処理装置）を一度地上に引き上げなくてはならない。そして、回収物受槽を空にした後に汚泥回収装置を水中に戻し、作業を再開する。このため、特許文献１の技術であると作業効率が低く、更なる改良の余地がある。

本発明は、このような課題に鑑み、途中で装置を地上に戻すことなく沈殿物の回収作業を継続し、作業効率を大幅に向上することが可能な水中沈殿物回収システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる水中沈殿物回収システムの代表的な構成は、水中を走行して沈殿物を回収する沈殿物回収ロボットと、水中に固定設置されるステーションと含む沈殿物回収システムであって、沈殿物回収ロボットは、水中を走行可能なロボット本体と、ロボット本体に装着され水中の沈殿物が回収されるコンテナと、ロボット本体に搭載され沈殿物を含む水を吸引する内蔵ポンプと、コンテナに連通する吸引ノズルと、コンテナに連通する排出ノズルと有し、ステーションは、水中に配置され排出ノズルと連結されるソケットと、ソケットと接続される汲み上げポンプとを有することを特徴とする。

上記構成によれば、ロボット本体に搭載されたコンテナ内に沈殿物が回収されたら、ロボット本体をステーションに接続して、汲み上げポンプによってコンテナ内の沈殿物のみを地上に移送することができる。したがって、途中で装置（ロボット本体）を地上に戻すことなく沈殿物の回収作業を継続することができるため、作業効率を大幅に向上することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる水中沈殿物回収システムの他の構成は、水中を走行して沈殿物を回収する沈殿物回収ロボットと、水中に固定設置されるステーションと含む沈殿物回収システムであって、沈殿物回収ロボットは、水中を走行可能なロボット本体と、ロボット本体に装着され水中の沈殿物が回収されるコンテナと、ロボット本体に搭載され沈殿物を含む水を吸引する内蔵ポンプと、コンテナに連通する吸引ノズルと、コンテナに連通する排出ノズルとを有し、ロボット本体は、排出ノズルのシャッターを開いて回収された沈殿物を移送可能であって、ステーションは、移送された沈殿物を貯留する集積枡と、集積枡から沈殿物を地上に汲み上げる汲み上げポンプとを有することを特徴とする。

かかる構成によっても、途中で装置（ロボット本体）を地上に戻すことなく沈殿物の回収作業を継続することができるため、作業効率を大幅に向上することが可能となる。特に、バッファとしての集積枡を介して地上に汲み上げることから、ロボット本体から沈殿物を排出する作業と地上で沈殿物を処理する作業とを無関係なタイミングで行うことができるため、作業効率を大幅に向上することが可能となる。

本発明によれば、途中で装置を地上に戻すことなく沈殿物の回収作業を継続し、作業効率を大幅に向上することが可能な水中沈殿物回収システムを提供することができる。

第１実施形態にかかる水中沈殿物回収システムによって沈殿物を回収する原子力発電所建屋の概略図である。 回収ロボットの前方斜視図である。 回収ロボットの後方斜視図である。 第１実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。 第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムによって沈殿物を回収する原子力発電所建屋の概略図である。 第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。 第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの他の例を説明する図である。 第３実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる水中沈殿物回収システムによって沈殿物を回収する原子力発電所建屋１０の概略図である。なお、第１実施形態では沈殿物を回収する施設として原子力発電所建屋１０を例示したが、これに限定するものではない。水中に沈殿物が堆積している施設であれば、他の施設であっても第１実施形態の水中沈殿物回収システムを好適に用いることが可能である。

図１に示すように、原子力発電所建屋１０は、地上４階、地下２階建ての建物である。１Ｆは地上への出入り口であり、最地下のＢ２Ｆに汚染水が貯蔵されている。この汚染水の放射性物質を吸着するために、Ｂ２Ｆには袋に吸着材（例えばゼオライト等）を詰めた土嚢１２が設置されている。土嚢１２は長期の設置により放射線で繊維が崩壊して破れ、内容物である吸着材が散逸して沈殿物となる。第１実施形態では、水中に沈殿した吸着材を沈殿物として回収する。

原子力発電所建屋１０のＢ２Ｆには水中沈殿物回収ロボット（以下、回収ロボット１００と称する）が配置される。回収ロボット１００は、４Ｆに設置されているクレーン１４によってＢ２Ｆに搬入される。

回収ロボット１００はＢ２Ｆに到着するとフック１６から外れて水中を自走する。回収ロボット１００にはフロートケーブル１０２が接続されて、電源が供給されると共に、カメラの画像データや各種センサーの信号が不図示の制御装置に送信される。

図２は回収ロボット１００の前方斜視図である。図２に示すように、第１実施形態の回収ロボット１００は主に、ロボット本体１１０、および沈殿物が回収されるコンテナ１５０を含んで構成され、水中を走行して沈殿物を回収する。ロボット本体１１０は下部にクローラ１１２を有し、設備（原子力発電所建屋１０のＢ２Ｆ）の床面に沿って水中を走行可能である。ロボット本体１１０には、沈殿物が回収されるコンテナ１５０が装着されている。

ロボット本体１１０の前方には、沈殿物を吸引するための吸引ノズル１６０が配置されている。吸引ノズル１６０は、コンテナ１５０に連通している。これにより、ロボット本体１１０に搭載された内蔵ポンプ１２０が、コンテナ１５０を通じて吸引ノズル１６０から間接的に沈殿物を含んだ水を吸引する。

図３は回収ロボット１００の後方斜視図である。ロボット本体１１０の後方には、コンテナ１５０と連通する排出ノズル１７０が備えられている。一方、水中にはステーション２００が固定設置されている。ステーション２００は汲み上げポンプ２１０とソケット２２０を備えている。汲み上げポンプ２１０はソケット２２０と接続されている。また後述するようにソケット２２０は排出ノズル１７０と連結される。

図１に示すように、コンテナ１５０内の沈殿物は、内蔵ポンプ１２０によってコンテナ１５０に回収され、汲み上げポンプ２１０と地上ポンプ２４０によって吸い上げホース２３０を通じて原子力発電所建屋１０の地上１Ｆに引き上げられる。そして、引き上げられた沈殿物は所定の容器２５０に回収されると共に、沈殿物と分離された水は戻り管２６０によってＢ２Ｆに戻される。沈殿物が回収された容器２５０は放射線漏れを防ぐ遮蔽容器２７０に収納して、所定の格納庫に移送する。

ただし、上述した地上ポンプ２４０は、汲み上げポンプ２１０を補助するために設置しているだけであり、必ずしも設ける必要はない。例えば、汲み上げポンプ２１０の揚程が十分であれば、地上ポンプ２４０を不要とすることができる。

図４は、第１実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。回収ロボット１００によって回収された沈殿物を地上に移送する際には、図４に示すように、回収ロボット１００を後ろ向きに走行させて、排出ノズル１７０をステーション２００のソケット２２０に連結する。これにより、コンテナ１５０の内部に回収された沈殿物が汲み上げポンプ２１０によって吸引されて地上に移送される。

上記説明した第１実施形態の水中沈殿物回収システムによれば、ロボット本体１１０に搭載されたコンテナ１５０内に沈殿物が回収されたら、ロボット本体１１０をステーション２００に接続して、汲み上げポンプ２１０によってコンテナ１５０内の沈殿物のみを地上に移送することができる。ロボット本体１１０はいちど水中に搬入したら、作業が完了するまで地上に戻すことなく沈殿物の回収作業を継続することができる。したがって、作業効率を大幅に向上することが可能となる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムによって沈殿物を回収する原子炉建屋１０の概略図である。図６は、第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。なお、第１実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図５に示すように、原子力発電所建屋１０のＢ２Ｆ、すなわち汚染水が貯蔵されているフロアに配置されたステーション２００には、集積桝２８０が設けられている。

図６に示すように、ロボット本体１１０は、後方に排出ノズル１７０（図４参照）が配置されておらず、これに代えて下方に移送ノズル１９０が備えられている。移送ノズル１９０はコンテナ１５０に連通して下方に開口していて、途中にシャッター１８０を備えている。回収ロボット１００が内蔵ポンプ１２０によって吸引している間はシャッター１８０は閉じられている。シャッター１８０を開くと、コンテナ１５０に回収された沈殿物を集積桝２８０に移送することができる。沈殿物は水よりも重いため、コンテナ１５０から集積桝２８０へとゆるやかに移動する。

そして、ステーション２００は、汲み上げポンプ２１０を用いて、集積桝２８０に堆積された沈殿物Ｚを地上に汲み上げる。汲み上げられた沈殿物は、回収管２３０を通じて地上に移送される。地上１Ｆにおける沈殿物の処理については上記と同様である。

上記説明したように、第２実施形態の水中沈殿物回収システムにおいても、コンテナ１５０に回収された沈殿物のみを地上に移送することができ、ロボット本体１１０は作業が完了するまで地上に戻すことなく作業を継続することができる。したがって第１実施形態と同様に、作業効率を大幅に向上することが可能となる。

図７は、第２実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの他の例を説明する図である。図７（ａ）に示す例では、集積桝２８０の回収ロボット１００と反対側の縁（ステーション２００側の縁）を囲うコの字状の囲い２８２を設けている。図７（ｂ）に示す例では、集積桝２８０の上面の開口の一部を覆う蓋２８４を設けている。かかる構成によれば、沈殿物を集積桝に流し込む際の沈殿物の拡散を好適に防ぐことができる。

なお、囲い２８２の高さは、必ずしも汚染水の水面Ｗ（図６参照）よりも高い必要はなく、沈殿物の拡散を防ぐことが可能な程度であればよい。また蓋２８４は、集積桝２８０の上面の開口の全面ではなく、開口の一部を覆う大きさとする。これは、集積桝２８０の上面の開口の全面を覆うと、集積桝２８０への沈殿物の流し込みや、集積桝２８０からの沈殿物の汲み上げができなくなってしまうためである。

（第３実施形態）
上述の第２実施形態では、汚染水が貯蔵されているフロアに配置されたステーション２００に設けられている集積桝２８０、すなわち既設の集積桝２８０を用いる構成を例示したが、これに限定するものではない。既設の集積桝２８０が設けられてない場合には、仮設の集積桝を作業現場に搬入して据付し、かかる仮設の集積桝を用いる構成によっても上記と同様の効果を得ることが可能である。仮設の集積桝を用いる場合には、ポンプの排出力を利用して沈殿物を集積桝に移送してもよいし、重力を利用して沈殿物を集積桝に移送してもよい。

図８は、第３実施形態にかかる水中沈殿物回収システムの詳細を説明する図である。なお、第３実施形態では、仮設の集積桝３８０を用いる場合を想定している。仮設の集積桝３８０は、端的に表現すれば箱であり、フロア床面に載置される。図８（ａ）および（ｂ）では、集積桝３８０の上面の開口が蓋３８２によって覆われている。そして蓋の四隅には、吊り降ろし用金具３９０が設けられている。これにより、吊り降ろし用金具３９０にケーブル１０２を取り付けてクレーン１４（図１参照）によって集積桝３８０を地下に搬入することができる。

図８（ａ）に示す例では、蓋３８２には、汲み上げポンプ２１０に連結している管２１２を挿通するための挿通孔３８４が形成されている。また集積桝３８０には、排出ノズル１７０と連結されるソケット３８６が設けられている。

かかる構成では、回収ロボット１００によって回収された沈殿物を地上に移送する際には、回収ロボット１００を後ろ向きに走行させて、排出ノズル１７０を集積桝３８０のソケット３８６に連結する。これにより、コンテナ１５０の内部に回収された沈殿物が１７０およびソケットを通じて集積桝３８０に流れ込む。

また図８（ａ）に示す集積桝３８０では、その底面に、汲み上げポンプ２１０に向かうにしたがって下方に傾斜する傾斜部３８８が設けられている。これにより、集積桝３８０内に堆積された沈殿物が汲み上げポンプ２１２に向かって流れやすくなる。したがって、沈殿物をより効率的に地上に汲み上げることが可能となる。

図８（ｂ）では、図８（ａ）のソケット３８６に替えて、排出ノズル１７０から流下した沈殿物を受け入れるための第２挿通孔３９２を蓋３８２に形成している。一方、回収ロボット１００には、コンテナ１５０を傾斜させるための傾斜機構３９４が設けられている。

かかる構成においてコンテナ１５０の内部に回収された沈殿物を集積桝３８０に移動する際には、排出ノズル１７０が第２挿通孔３９２に対応するように回収ロボット１００の位置を調整する。そして、排出ノズル１７０のシャッター（不図示）を閉じた状態で傾斜機構３９４によってコンテナ１５０を傾斜させる。コンテナ１５０を傾斜させたら、シャッターを開く。これにより排出ノズル１７０を通じて沈殿物がソケット３８６に流れ込む。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、水中の沈殿物を回収する水中沈殿物回収システムとして利用することができる。

１０…原子力発電所建屋、１２…土嚢、１４…クレーン、１６…フック、１００…回収ロボット、１０２…フロートケーブル、１１０…ロボット本体、１１２…クローラ、１２０…内蔵ポンプ、１５０…コンテナ、１６０…吸引ノズル、１７０…排出ノズル、１８０…シャッター、１９０…流下ノズル、２００…ステーション、２１０…汲み上げポンプ、２１２…管、２２０…ソケット、２３０…回収管、２４０…地上ポンプ、２５０…容器、２６０…戻り管、２７０…遮蔽容器、２８０…集積桝、２８２…囲い、２８４…蓋、３８０…集積桝、３８２…蓋、３８４…挿通孔、３８６…ソケット、３８８…傾斜部、３９０…吊り降ろし用金具、３９２…第２挿通孔、３９４…傾斜機構、Ｚ…沈殿物

Claims (2)

1. 水中を走行して沈殿物を回収する沈殿物回収ロボットと、該沈殿物回収ロボットとは非連結の状態で水中に固定設置されるステーションと含む沈殿物回収システムであって、
   前記沈殿物回収ロボットは、
   水中を走行可能なロボット本体と、
   前記ロボット本体に装着され水中の沈殿物が回収されるコンテナと、
   前記ロボット本体に搭載され沈殿物を含む水を吸引する内蔵ポンプと、
   前記コンテナに連通する吸引ノズルと、
   前記コンテナに連通する排出ノズルとを有し、
   前記ステーションは、水中に配置され前記排出ノズルと連結されるソケットと、前記ソケットと接続される汲み上げポンプとを有することを特徴とする沈殿物回収システム。
2. 水中を走行して沈殿物を回収する沈殿物回収ロボットと、該沈殿物回収ロボットとは非連結の状態で水中に固定設置されるステーションと含む沈殿物回収システムであって、
   前記沈殿物回収ロボットは、
   水中を走行可能なロボット本体と、
   前記ロボット本体に装着され水中の沈殿物が回収されるコンテナと、
   前記ロボット本体に搭載され沈殿物を含む水を吸引する内蔵ポンプと、
   前記コンテナに連通する吸引ノズルと、
   前記コンテナに連通する排出ノズルとを有し、
   前記ロボット本体は、前記排出ノズルのシャッターを開いて回収された沈殿物を移送可能であって、
   前記ステーションは、移送された沈殿物を貯留する集積枡と、前記集積枡から沈殿物を地上に汲み上げる汲み上げポンプとを有し、
   前記ロボット本体には、前記コンテナを傾斜させて該コンテナの内部に回収された沈殿物を前記集積桝に移動させる傾斜機構が設けられていることを特徴とする沈殿物回収システム。

Images