JPH0679071B2 - 炉内作業装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えば沸騰水型原子炉（以下BWRと称す）の原
子炉圧力容器内に落下した作業用器具等の落下位置を探
索する為の炉内作業装置に関する。

［発明の技術的背景］ 一般に電子力発電プラントでは定期的に運転，停止を行
ないいわゆる供用（運転停止）期間中検査が施される。
BWRの原子炉圧力容器における上記供用期間中検査は、
まず原子炉圧力容器の上部蓋体を取り外し、炉心に装架
されている燃料の検査あるいはこれに並行して燃料交換
等の作業が行なわれる。かかる作業は上記原子炉圧力容
器および原子炉ウェル内に水を充満させ（例えば炉心上
に14m〜15mまで水を充満させる）この充満させた水面上
方より行なっている。

上記供用期間中検査において例えば燃料交換作業を行な
っている時誤操作により作業工具あるいは各機器の部品
等を原子炉圧力容器内に落下させてしまうことがある。
このように作業工具あるいは部品等を落下させた場合に
は水中カメラを炉内に垂下してまず落下場所を発見して
その後その落下した工具等の補集を行なう。

［背景技術の問題点］ 上記構成において水中カメラを使用できるのは、水中カ
メラを垂直に垂下することができる場所でかつ見通しの
良好な所でなければならず、近傍の構造が複雑で見通し
が悪い所では極めて困難である。一般にBWRの原子炉圧
力容器内には複数の燃料集合体および制御棒等からなる
炉心がその上下端を夫々上部格子板および炉心支持板に
より支持されて収容されており、この炉心以外にも各種
の機器が設置されていて複雑な構成となっている。特に
前記炉心支持板下方には上記制御棒を駆動する制御棒駆
動機構のハウジングあるいはインコアハウジング等が林
立しており、見通しが極めて悪い状況下にある。よって
このような場所に作業工具あるいは部品等が落下した場
合には上述した水中カメラによる落下場所の探索作業は
極めて困難であり、また仮に可能であったとしても作業
に長時間を要してしまうという不具合があった。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的
は、原子炉圧力容器内特に炉心支持板より下方に工具等
が落下した場合にもその探索を原子炉圧力容器外部より
遠隔でかつ容易に行なうことを可能とし、作業性の向上
および作業時間の短縮を図ることが可能な炉内作業装置
を提供することにある 〔発明の概要〕 すなわち本発明による炉内作業装置は、原子炉圧力容器
内に垂下され任意の制御棒案内管を撤去した後に装着固
定されその下端を開口した外筒と、この外筒内の下方位
置に出没自在に収容されその先端に視覚装置を有するマ
ニプレータ機構と、このマニプレータ機構の上方の上記
外胴内に設置されマニプレータ機構を上下動さるととも
に回転させる駆動機構とを具備した構成である。

〔発明の実施例〕

以下第１図乃至第12図を参照して本発明の一実施例を説
明する。第１図は上部蓋体を撤去した状態の原子炉圧力
容器１およびその近傍の状態を示す縦断面図である。上
記原子炉圧力容器１はその外周をコンクリート製の壁体
２により包囲されており、このコンクリート製壁体２の
上面はオペレーションフロア2Aとなっている。また上記
原子炉圧力容器１内にはシュラウド３が原子炉圧力容器
１と同芯状に立設されており、このシュラウド３の内周
側には炉心４が収容されている。上記炉心４はその上下
端を夫々上部格子板５および炉心支持板６により支持さ
れている。又上記炉心４は複数の燃料集合体７および制
御棒等から構成されており、この燃料集合体７は燃料支
持金具９を介して上記炉心支持板５に支持され、またこ
の燃料集合体７は格子状（例えば８行×８列）に配列さ
れている。また上記炉心４の下方には制御棒案内管10、
制御棒駆動機構ハウジング11、インコア案内管12、およ
び差圧検出用のほう酸水注入管13等が林立さされている
とともに、原子炉圧力容器１の下鏡1Aに複数のスタッグ
チューブ14が溶接されている。

上記構成の原子炉圧力容器１内には本実施例による炉内
作業装置21が前記オペレーションフロア2Aによりホイス
ト機構22を介してワイア23により垂下されている。上記
ホイスト機構22は例えば燃料交換用のプラットホーム20
に設置されているホイストを使用する。また図中符号19
は上記オペレーションフロア2A上に設置された制御盤を
示しこの制御盤19と上記炉内作業装置21とは、ケーブル
18を介して接続されている。上記炉内作業装置21を垂下
する場合にはまず４体の燃料集合体４からなる単位格子
を撤去し、かつこの単位格子に対応した制御棒６および
制御棒案内管10を撤去する必要がある。そして垂下され
た炉内作業装置21は上記撤去された制御棒案内管10の位
置に設置され、その上端部を前記炉心支持板６により支
持されるとともにその下端を前記制御棒駆動機構ハウジ
ング11の上端に当接させて支持される。この状態を第２
図に示す。すなわち炉内作業装置21の外筒25の上端側部
には突起26が突設されており、この突起26を炉心支持板
６より立設された位置決めピン27に当接させることによ
りその位置を決定される。一方上記外筒25の下端には固
定座27Aを有する支持部27が突出されており、上記固定
座27Aを制御棒駆動機構ハウジング11の上端に当接させ
た状態で設置されている。

次に上記炉内作業装置21の構成を第３図を参照して詳細
に説明する。すなわち炉内作業装置21は上記外筒25、こ
の外筒25内に収容されたマニプレータ機構31およびこの
マニプレータ機構31の上方位置の上記外筒25内に収容さ
れ上記マニプレータ機構31を上下動させる、あるいは回
転させる駆動機構32とから構成されている。上記外筒25
は前述したようにその下端が開口25Aとなっており、マ
ニプレータ機構31はこの開口25Aを介して出没可能とな
っている。また上記マニプレータ機構31は支持棒33を介
して上記外筒25内の中間位置に設置されたアーム旋回駆
動部ベース34に接続されている。このアーム旋回駆動部
ベース34はその内側に収容されたアーム旋回用駆動モー
タ35により外筒25の中心軸回りに回転可能となってい
る。上記アーム旋回駆動部ベース34の中心にはボールネ
ジ軸36が挿通されており、このボールネジ軸36は前記支
持部27と外胴26の上方に設置されている中間ベース37と
の間にベアリング38および39を介して支持されていると
もに、上記中間ベース37上に固定されたアーム上下用水
中モータ40により回転される。また前記アーム旋回駆動
部ベース34はベアリング41により固定側34Aとこの固定
側34Aの外周側に設けられた旋回側34Bとに分離されてお
り、この内固定側34Aにはその内周側にボールナット42
が取り付けられ、このボールナット42を介して上記ボー
ルネジ軸36の回転に伴ないアーム旋回駆動部ベース34全
体を上下動させる。また上記固定側34Aの回り止めとし
て、リニアボールシャフト43Aおよび43Bが設けられてい
る。これらリニアボールシャフト43Aおよび43Bは上記中
間ベース37および前記支持部27によりその上下端を支持
されている。そして前述したマニプレータ機構31、アー
ム旋回用水中モータ40のケーブル44は上記ボールネジ軸
36およびリニアボールシャフト43A、43Bの外周にコイル
状に巻回され上記アーム旋回駆動部ベース34から上記中
間ベース37へと接続されている。このようにケーブル44
をコイル状に巻回したのは上記アーム旋回駆動部ベース
34の上下動を可能かつ円滑なものとする為である。なお
このケーブル44は前記第１図で示したケーブル18の延長
である。

次に上記マニプレータ機構31の構成について説明する。
マニプレータ機構31は４つのアーム45を関節部45Aを介
して接続した水平型多関節アームであり、その先端のア
ーム45にはファイバ支持アーム46が設置されている。そ
してこのフィバ支持アーム46に支持されてイメージファ
イバ47が上記各アーム45に沿って配設されており、この
イメージファイバ47の先端には光学ヘッド48が設置され
ている。また上記イメージファイバ47は前記支持棒33に
設置された水中カメラ49に接続されている。そして上記
ファイバ支持アーム46の操作により光学ヘッド48を上下
に振り上げることができ（第４図中矢印Ａで示す方
向）、その視線を第４図中下向から横向まで適宜変更す
ることができるとともに、前記４つのアーム45により光
学ヘッド48を第５図中上下方向（矢印Ｂで示す方向）に
移動させることができる構成である。なお上記光学ヘッ
ド48は対物レンズの他に照明用ランプを備えた構成とな
っている。

次に上記マニプレータ機構31の駆動部の構成について説
明する。第５図は１つの関節45Aの駆動部の構成を示す
断面図である。図中符号51は減速機を示し、この減速機
51にはモータ52、タコジェネレータ53、ポテンショメー
タ54が同軸上に設置されている。そして上記減速機51お
よびポテンショメータ54には夫々シャフト55Aおよび55B
が連結されており、これら各シャフト55A、55Bを介して
アーム45,45本体に回転可能に連結されている。また図
中符号56はブレーキ機構を示し、このブレーキ機構56は
コイル56A、スプリング56Bおよび一対のブレーキシュー
56C,56Dとから構成されている。そして駆動時には上記
コイル56Aを励磁して一方のブレーキシュー56Cをスプリ
ング56Bの付勢力に抗して図中上方に引上げ開放状態と
する。またブレーキをかける場合には上記コイル56Aの
励磁を解除すればよい。なお図中符号58Aおよび58Bは夫
々軸受を示すとともに、符号59Aおよび59Bはシールリン
グを示す。又他の関節45Aの駆動部の構成も上述した構
成と同様である。

次に第７図を参照して前記ファイバ支持アーム46の駆動
部の構成について説明する。図中符号61は減速機を示
し、この減速機61にはモータ62、タコジェネレータ63、
およびポテンショメータ64が同軸上に設置されている。
また上記モータ62の外周位置にはブレーキ機構65が設置
されている。このブレーキ機構65も前記ブレーキ機構56
と同様コイル65A、スプリング65Bおよび一対のブレーキ
シュー65C、65Dとから構成されている。そして駆動時に
はコイル65Aを励磁して一方のブレーキシュー65Cをスプ
リング65Bを付勢力に抗して図中上方に引上げ開放状態
とする。またブレーキをかける時には上記コイル65Aの
励磁を解除すればよい。また前記減速機61のモータ62と
反対側には一対の傘歯車68Aおよび68Bよりなる傘歯車機
構が連結されており、この傘歯車機構を介して図中矢印
Ｃで示す方向の回転を図中矢印Ｄで示す方向の回転に変
換して前記光学ヘッド48を図中矢印Ｅで示す方向に回動
させる構成である。またファイバ支持アーム46の図示し
ない回動軸にも図示しないシールリングが設置されてお
り、駆動部全体の耐水圧性を保持する構成となってい
る。

次に駆動回路の構成について第８図を参照して説明す
る。すなわち炉内作業装置21からは動力および信号用の
前記伝送ケーブル44が配設されており、この伝送ケーブ
ル44を介して駆動回路72に接続されている。そして炉内
作業装置21は上記駆動回路72のモータドライブ回路73…
および位置検出回路74…を介し制御されるとともに、こ
れらモータドライブ回路73…および位置検出回路74…は
インターフェイス75を介してマイクロプロセッサ（CP
U）76により制御される。また図中符号77は動作状態を
表示する状態表示用TVモニタを示す。そして前記水中カ
メラ49の映像は探索用TVモニタ78により表示される。な
お各動作指示は操作卓79を介して行なわれる。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず炉心４から
単位格子を１基撤去し、それに付随した制御棒および制
御棒案内管10を撤去する。そして炉内作業装置21をホイ
スト機構22によりケーブル23を介して原子炉圧力容器１
内に垂下し、上記撤去した制御棒案内管10の位置に設置
する。その際外筒25側の突起26および炉心支持板６側の
位置決めピン27とによりその位置を決定して所定の位置
に固定する。なおその下端は固定座27Aを制御棒駆動機
構ハウジング11の上端に当接させることにより支持され
る（第２図に示す状態である）。またこの時の外筒25内
の状態を第９図に示す。第９図は外筒25を支持棒33の位
置で切った横断面図である。すなわちマニプレータ機構
31は外筒25内に巻回された状態で収納されており、これ
によってマニプレータ機構31を外部の炉内構造物から保
護している。次に探索動作にはいる。アーム上下用水中
モータ40を駆動してボールネジ軸36およびボールナット
42を介してアーム旋回駆動部ベース34を下降させ鉛直方
向の所望の位置にマニプレータ機構31を位置させる。そ
してアーム旋回用水中モータ35を適宜駆動させて上記ア
ーム旋回駆動部ベース34の旋回側34Bを回転させて上記
マニプレータ機構31を回転させるとともに、この動作に
同期させて前記各関節45Aおよびファイバ支持アーム46
を駆動させて探索を行なう。その状態を第10図に示す。
またこの探索時の状態を第11図および第12図にさらに詳
細に示す。第11図は原子炉圧力容器１の下鏡1A内をマニ
プレータ機構31により探索している状態を示す図であ
り、第12図は第11図のXII−XII断面図である。また第12
図中符号Ａで示す斜線部はその位置での探索視野を示
す。以上の動作を行なうことにより落下した工具等の落
下場所の探索を行なう。

以上本実施例による炉内作業装置21によると、外筒25を
略制御棒案内管10と同様の形状として、撤去した制御棒
案内管10の位置に固定することができるので、その設置
および撤去作業に特別な装置あるいは作業を必要とする
ことなく、従来と同様の取扱で行なうことができるので
その作業性が極めて良好である。またマニプレータ機構
31は水平型多関節構造であるので各種の機器が林立して
いる炉内においても容易に探索を行なうことができる。
すなわち炉内特に炉心支持板６の下方は前述したように
制御棒駆動機構ハウジング11あるいはインコア案内管12
等が鉛直に林立しており、よってこれらの障害物を回避
する為には二次元上の自由な移動が必要である。本実施
例によるマニプレータ機構31は水平型多関節構造であり
十分これを満足するものである。さらに先端の関節45に
設置されたファイバ支持アーム37により光学ヘッド38を
回動させることができるので、探索視野をより拡張する
ことが可能となる。これらのことよりたとえ炉心支持板
６下方に工具等が落下した場合にも容易にかつ短時間の
内にその落下場所を探索することができ、その結果その
後の捕集作業等を迅速に行なうことができる。なお本実
施例の炉内作業装置21は上述したような探索のみならず
炉内の監視にも使用することができ、その適用範囲は極
めて広範囲にわたる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明による炉内作業装置は、原子
炉圧力容器内に垂下され任意の制御棒案内管を撤去した
後に装着固定されその下端を開口した外筒と、この外筒
内の下方位置に出没自在に収納されその先端に視覚装置
を有するマニプレータ機構と、このマニプレータ機構の
上方の上記外筒内に設置されマニプレータ機構を上下動
さるとともに回転させる駆動機構とを具備した構成であ
る。

したがって原子炉圧力容器内特に炉心支持板下方に工具
等を落下させた場合にもその落下場所を容易にかつ短時
間の内に探索することができるとともに、かかる場合の
探索のみならず、炉内構造物の監視等をも容易にかつ高
精度に行なうことが可能な炉内作業装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第12図は本発明の一実施例を示す図で、第１
図は上部蓋体を撤去した状態の原子炉圧力容器の縦断面
図、第２図は炉内作業装置を設置した状態を示す正面
図、第３図は炉内作業装置の内部構造を示す縦断面図、
第４図はマニプレータ機構の正面図、第５図は第４図の
Ｖ−Ｖ矢視図、第６図は関節の駆動部を示す断面図、第
７図はファイバ支持アームの駆動部を示す断面図、第８
図は駆動回路を示す図、第９図は炉内作業装置の横断面
図、第10図は探索状態のマニプレータ機構を示す平面
図、第11図は探索状態を示す正面図、第12図は第11図の
XII−XII断面図である。 21…炉内作業装置、25…外胴、31…マニプレータ機構、
32…駆動機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 999999999 中国電力株式会社 広島県広島市中区小町４番33号 (71)出願人 999999999 日本原子力発電株式会社 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 (71)出願人 999999999 株式会社東芝 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 (71)出願人 999999999 株式会社日立製作所 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 (72)発明者 岡村 隆 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 齊藤 憲一 宮城県仙台市一番町３丁目７番１号 東北 電力株式会社内 (72)発明者 松永 征雄 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 宮田 清 富山県富山市桜橋通り３番１号 北陸電力 株式会社内 (72)発明者 落合 貞陽 東京都千代田区大手町１丁目６番１号 日 本原子力発電株式会社内 (72)発明者 佐藤 勝彦 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (56)参考文献 実開 昭57−2765（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原子炉圧力容器内に垂下され任意の制御棒
   案内管を撤去した後に装着固定されその下端を開口とし
   た外筒と、この外筒内の下方位置に出没自在に収容され
   その先端に視覚装置を有するマニプレータ機構と、この
   マニプレータ機構の上方の上記外筒内に設置されマニプ
   レータ機構を上下動さるとともに回転させる駆動機構と
   を具備したことを特徴とする炉内作業装置。
2. 【請求項２】上記マニプレータ機構は水平型多関節構造
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炉
   内作業装置。