JPH11174191A - 原子炉内構造物の予防保全・補修装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉圧力容器内の狭隘、複雑環境でも外側か
ら応力改善し、予防保全し、プラントの健全性維持の工
場を図る。 【解決手段】原子炉圧力容器２内から燃料集合体を取外
した後のオペレーションフロア１上にレーザー発振器70
と導光管25を搭載した支柱20を設置し、原子炉圧力容器
２内には上部格子板３上に水平導光管29と、アニュラス
用レーザー施工装置73を搭載する。導光管25は移動反射
式ミラーボックス24に接続し、ミラーボックス24は導光
管マスト26に接続し、導光管マスト26は水平導光管29に
接続している。オペレーションフロア１上のレーザー発
振器70からレーザーをアニュラス用レーザー施工装置73
へ伝送してアニュラス用レーザー施工装置73からレーザ
ー光を施工対象物に照射して応力改善を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば原子炉発電
所プラント等における原子炉圧力容器内および炉内構造
物をレーザー法により予防保全および補修するための原
子炉内構造物の予防保全・補修装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の原子炉
内構造物は高温高圧環境下において十分な耐食性と高温
強度を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼
またはニッケル基合金によって構成されている。

【０００３】しかしながら、原子炉内構造物のうち、交
換困難な部材についてはこれらの部材がプラントの長期
におよび運転により厳しい環境に曝され、また中性子照
射の影響もあり材料劣化の問題が懸念される。特に原子
炉内構造物の溶接部近傍は溶接入熱による材料の鋭敏化
および引張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの
危険性を有している。

【０００４】最近、原子力発電プラントの安定運転のた
め、予防保全対策として種々の材料の表面改良技術が開
発されている。その中でレーザー光を材料表面に照射し
て表面の改質を行う技術が例えば特開平７−２４６４８
３号公報、および特開平８−２０６８６９号公報に開示
されている。

【０００５】前記先願発明のうち、前者はパルスレーザ
ー装置からレーザー光を反射鏡を通して被加工物（施工
面）の表面に照射し、その施工面での照射位置を変えな
がら、施工面での残留引張り応力を圧縮応力に変える方
法である。

【０００６】後者は、冷却水に浸された施工面に可視波
長を持つ高出力，短パルスのレーザー光を照射して、施
工面の残留応力改善，亀裂除去またはクラッドの除去を
行う方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記先願発明は、レー
ザー光の伝送に、柔軟，小径で炉内対象物までのレーザ
ー光の送り手段が容易となる光ファイバーを使用した点
で共通点がある方法であるが、反面、一旦、ファイバー
を通過したレーザー光は、空間伝送時だけで伝送した場
合と比較し、レーザー投射ヘッドの焦点深度が非常に浅
くなり、わずかな位置ずれでも施工不良となるため、レ
ーザー投射ヘッドから施工点までの位置決め精度を行う
必要がある点で技術的課題を有していた。

【０００８】そこで、上記課題に鑑み、本願発明者らは
レーザー投射ヘッドの高度な位置決め制御を不要とする
ため、空間伝送方式でレーザー光をオペレーションフロ
ア上、あるいはシュラウド胴上部から原子炉内の施工部
位まで伝送する方法を発明して、特にシュラウド胴内部
の原子炉内構造物を対象にしたレーザー光伝送方法を実
現できる原子炉内予防保全補修装置を、特願平８−2565
32号により特許出願した。

【０００９】この特許出願において、レーザー伝送の方
法は、沸騰水型原子炉のシュラウド内壁、およびシュラ
ウド内の炉内構造物の溶接部位の予防保全・補修には適
した装置である。しかしながら、シュラウド胴の外側、
すなわちシュラウド胴外壁，圧力容器内壁、およびバッ
フルプレートに挟まれた狭い円環状の空間でその隙間に
ジェットポンプが林立しているアニュラス部と呼ばれて
いる場所の場合は、レーザー光を通す導光管をジェトポ
ンプなどの障害物を避けながら円環状の施工空域に挿
入，接近し、また効率よく炉心から 360度横方向に移動
可能な具体的な機構，形態が開示されていなかった。

【００１０】そこで、本願発明者らは、前記アニュラス
部への導光管を用いてのレーザー光の伝送方式が効率よ
く炉内構造物の予防保全・補修を行うことができ、その
具体的な施工装置、機構形態を提供できることを見出し
た。

【００１１】本発明の目的は特に原子炉圧力容器内の冷
却水の水中環境下で、炉内構造物であるシュラウド胴外
壁とバッフルプレート、および原子炉圧力容器内壁で仕
切られた空間に存在する溶接構造物表面を対象に、溶接
施工時の熱影響を受け発生した残留引張り応力を圧縮応
力に変える溶接線近傍の表層の応力改善、また鋭敏化し
た金属組織の表面改質，溶接補修を行うことができるレ
ーザー法による原子炉予防保全・補修装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、オペ
レーションフロア上に設置したレーザー発振器、制御盤
と、圧力容器プール上に仮設した支柱と、前記支柱には
導光管が保持され、その一端はレーザー発振器投射口に
接続し、他端は支柱の途中にあって、内部に反射角度修
正用の自動アライメント機構付きの反射ミラーが内蔵さ
れた反射ミラーボックスと、上端は前記反射ミラーボッ
クスに接続され、下端は平板ガラスで仕切られたレーザ
ー光を炉内へ空間伝送するためのマスト構造の導光管
と、上面は前記導光管マストの下端が接続され、側面の
１つには水平導光管に接続された単数もしくは複数のミ
ラーから構成される角度修正用の自動アライメント機構
付き反射ミラーボックスと、炉心中心に回転自在な旋回
機能を有するシュラウド上部胴上に仮設された旋回台車
と、この旋回台車に内蔵された前記水平導光管と、炉内
において前記旋回台車と遠隔着脱可能な機構を有し、か
つ結合後、前記水平導光管の端面からのレーザー光を受
け沸騰水型原子炉圧力容器内シュラウド胴外壁と原子炉
圧力容器内壁とバッフルプレートとで囲まれた空間内の
構造物の各溶接線を施工対象として個々の対象個所の形
状毎に特定化した機構と構造を有する複数種類のアニュ
ラス用レーザー施工装置とから構成される。

【００１３】また、オペレーションフロア上の支柱を含
む装置、これと旋回台車までを接続する導光管マスト、
旋回台車、およびアニュラス用レーザー施工装置は、各
構成要素毎の導光管の接続部をガラスで仕切り炉内で分
離可能とし、複数種類のアニュラス用レーザー施工装置
の交換、組立て作業を炉内、遠隔で実施可能な構成とす
る。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１記載の導光管
マスト、旋回台車に内蔵された請求項１記載の水平導光
管、およびアニュラス用レーザー施工装置の各導光管結
合部の端面は、各々平板ガラスで仕切られて単独に閉空
間を維持しており、かつ、その前記平板ガラスの液面側
を吹き付けるように１つ若しくは２つ以上の水ノズルが
固定されていることを特徴とする請求項１記載の導光管
マスト、旋回台車に内蔵された請求項１記載の水平導光
管、およびアニュラス用レーザー施工装置の各導光管結
合部の端面は、各々平板ガラスで仕切られて単独に閉空
間を維持しており、かつ、その前記平板ガラスの液面側
を吹き付けるように１つ若しくは２つ以上の水ノズルが
固定されていることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１記載の導光管
マスト、旋回台車に内蔵された請求項１記載の水平導光
管、およびアニュラス用レーザー施工装置の各導光管結
合部の端面は、各々平板ガラスで仕切られて単独に閉空
間を維持しており、その各導光管には空圧チューブが接
続されており、空圧チューブの末端はオペフロ上の 100
％乾き空気源、窒素ガスボンベ、あるいは不活性ガスボ
ンベにつながっていることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１記載の導光管
マストは、Ｏリング付きフランジ、フランジボルト、蝶
番から構成した多段組立て式の導光管マストとすること
を特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１記載の旋回台
車は、リンク、液圧ピストン、およびパッドから構成さ
れる旋回台車クランプ機構と、その旋回台車クランプ機
構をベースに炉心中心に前記旋回台車全体を旋回可能と
する回転軸受け、旋回モータ、旋回車輪とから主に構成
される旋回機構と、その旋回機構の上にあって、請求項
１記載の水平導光管を伸縮自在とするためのリニアガイ
ド、ボールネジ、ギヤ、サーボモータとから主に構成さ
れるスライド機構を有する水平導光管からなることを特
徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１記載の支柱
は、その両端部に駆動部を持つ車輪を有し、この車輪は
オペフロ上に仮設した横行レール上にあって、原子炉プ
ール上を横行自在とし、請求項１記載のレーザー発振
器、および自動アライメント装置などオペフロ上に配置
する光学装置は移動可能な支柱上にすべて搭載し、請求
項１記載の導光管マストとの接続部とレーザー発振器投
射口との間の導光管は多段式シリンダ等で構成し伸縮自
在とし、請求項１記載の多段組立て式の導光管マストと
の接続部の設置位置を、支柱の横行機能と導光管の伸縮
機能により炉上部において任意に調整自在としたことを
特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続され前記水平導光管から
のレーザー光を伝送する伸縮可能な導光管と、その先端
に配置されジェットポンプ下部のディフューザ内部の各
溶接線まわりの予防保全施工、あるいは補修施工等をレ
ーザー照射により行うレーザー投射ヘッドとディフュー
ザ内部においてレーザー投射ヘッドをディフューザの任
意の高さの位置において軸中心に固定可能とする固定部
から構成されることを特徴とする。

【００２０】なお、本装置の設置前に、予め、施工対象
であるディフューザ内部へのアクセスが可能となるよう
にジェットポンプの構成部品で取り外し可能なヘッドボ
ルト、 180度エルボ管、ノズル、バレル、アダプターな
どを外しておくことを前提としている。

【００２１】請求項８の発明は、請求項７記載の固定部
は、膨張可能な袋状の物体であり、前記伸縮可能な導光
管と前記レーザー投射ヘッドの間に取り付けられ、流体
を注入することで膨らんでディフューザ内面に当たるこ
とで突っ張り前記レーザー投射ヘッドの軸心をディフュ
ーザの軸心と合わせる機能を具備していることを特徴と
する。

【００２２】請求項９の発明は、請求項７記載の固定部
は、リンク機構、パッド、液圧シリンダから構成され、
液圧シリンダから構成され、液圧シリンダに圧力をか
け、リンク機構を張り出すことにより、パッドをディフ
ューザ内面に当て突っ張り、前記レーザー投射ヘッドの
軸心をディフューザの軸心と合わせる機能を具備してい
ることを特徴とする。

【００２３】請求項10の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続されディフューザの上端
部に着座可能な寸法形状を有する前記水平導光管からの
レーザー光を伝送する回転式導光管と、その下端内部に
は遠隔着脱可能な施工アーム用の接続部と、この接続部
に対し炉内遠隔で着脱しディフューザ外面のレーザー照
射施工を可能とする施工アームとから構成されることを
特徴とする。

【００２４】なお、本装置の設置前に、予め、ディフュ
ーザ上端への回転式導光管の設置が可能となるようにジ
ェットポンプの構成部品で取り外し可能なヘッドボル
ト、 180度エルボ管、ノズル、バレル、アダプターなど
を外しておくことを前提としている。

【００２５】請求項11の発明は、請求項10記載の回転式
導光管は、ライザーブラケットを通過可能な外形を有す
るパイプで、その構成は、下端にディフューザ上端に着
座可能で、軸受けと回転駆動部を有する着座部、その上
に中間導光管があり、内部には電動モータ等の駆動部に
より角度微調整が自在となっている反射ミラーがあり、
仕切りの平板ガラスの位置決めピンなどから構成される
施工アームとの接続部がある。

【００２６】また、その上は下端部の回転を自在とする
ための軸受け、Ｏリングからなる回転部、更に最上端に
は電動モータ等の駆動部により角度微調整が自在となっ
ている反射ミラーと仕切り平板ガラスと水平導光管との
接続部からなり、レーザー光を上端接続部から下端接続
部まで伝送可能とすることを特徴とする。

【００２７】請求項12の発明は、請求項10記載の施工ア
ームは、レーザー投射ヘッド、伸縮導光管、アーム、接
続部から構成されており、更に伸縮導光管は、液圧ピス
トン、リニアセンサ、中空シリンダ、Ｏリングとからな
る伸縮自在な導光管を構成し、接続部は請求項10記載の
回転式導光管の接続部との取り合いを行う位置決めピン
用のピン穴と接続後の固定用の電磁チャックとからなる
遠隔着脱可能な着脱機構であることを特徴とする。

【００２８】請求項13の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続された導光管マストと、
液圧ピストン・平行リンク機構とからなるシュラウド中
間部胴回り込み機構と、ジェットポンプとシュラウド外
壁とに挟まれた空間を通過可能な形状を有した挿入マス
トとレーザー投射ヘッドとから主に構成されることを特
徴とする。

【００２９】請求項14の発明は、請求項13記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、特にシュラウド中間胴、お
よび下部胴のシュラウド胴外壁の水平溶接部の予防保全
・補修を対象とし、前記挿入マストのマスト長さは各々
の水平溶接線の高さに合わせ分解・取り替え交換可能と
し、かつジェットポンプとシュラウド胴との隙間に合わ
せ挿入マストがシュラウド胴に沿って通過可能なように
挿入マストの厚みを増減していることを特徴とする。

【００３０】請求項15の発明は、請求項13記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置に内蔵される導光管は、平板ガ
ラスおよび角度調整用モータ付きの反射ミラーから構成
される上端の前記水平導光管との接続部、４つの90度反
射ミラー（あるいはプリズム）と最低２つの捻り自由度
を有する導光管から構成されかつ前記平行リンク機構に
沿って光路オフセットが任意に可能な自在継ぎ手部、前
記挿入マストに固縛・内蔵されかつ挿入マストの厚み変
化に合わせそのレーザー光軸中心が挿入マストの厚みの
中心となるように板ガラスにより偏光修正された複数の
径の導光管から構成された挿入マスト内蔵用導光管群、
とから構成されることを特徴とする。

【００３１】請求項16の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続され伸縮自在な多段式の
導光管マストとその先端は２つ以上の複数の垂直多関節
部を有する導光管とレーザー投射ヘッドから構成される
ことを特徴とする。

【００３２】請求項17の発明は、請求項16記載の垂直多
関節部の各垂直振り関節は、２つの90度反射ミラー（あ
るいは２つの直角プリズム）と１つの捻り自由度の関節
軸から構成され、その関節部内部をレーザー光が屈曲、
通過可能としたことを特徴とする。

【００３３】請求項18の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続され伸縮自在な多段式の
導光管マストと、その先端は複数の水平多関節部を有す
る導光管と、レーザー投射ヘッドから構成されることを
特徴とする。

【００３４】請求項19の発明は、請求項18記載の水平多
関節部の各水平関節は、２つの90度反射ミラー（あるい
は２つのプリズム）、中空モータ、軸受け等から構成さ
れ、その関節駆動部内部をレーザー光が通過可能とした
導光管内蔵の水平関節モジュールで、この同形のモジュ
ールを複数台組み合わせることで多自由度の水平多関節
構成することを特徴とする。

【００３５】請求項20の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続され伸縮自在な多段式の
導光管マストと、かつその導光管マストの下端にはライ
ザーブレースアームとライザー管との溶接部位のレーザ
ー光投射による予防保全・補修が可能なレーザー走査機
構とから構成されることを特徴とする。

【００３６】なお、本装置の設置前に、予め、ディフュ
ーザ上端への回転式導光管の設置が可能となるようにジ
ェットポンプの構成部品で取り外し可能なヘッドボル
ト、 180度エルボ管、ノズル、バレル、アダプターなど
を外しておくことを前提としている。

【００３７】請求項21の発明は、請求項20記載の多段式
の導光管マストとレーザー走査機構間のレーザー光は一
度水中を介して伝送されていることを特徴とする。すな
わち、多段式の導光管マストの下端部には、反射ミラー
がありレーザー光は水平、炉の半径方向に曲げられ平板
ガラスを介して水中に伝送する。

【００３８】その投射方向は遠隔で反射ミラー傾きを変
えることにより 180度左右正反対（炉心方向と炉壁方
向）に変更可能であり、前記水中に一度されたレーザー
光は、レーザー走査機構の入射口に入射され、その入射
口を含むレーザー投射ヘッドは遠隔で上下、左右の２自
由度に平行移動可能なキャリッジ上にある。

【００３９】前記レーザー投射ヘッドは、遠隔で入射口
の光軸中心廻りに水平方向に90回転可能で、このキャリ
ッジのベースは前記多段式の導光管マストの上端の固定
部に結合され、前記レーザー投射ヘッドは、その入射口
は遠隔で反射ミラー傾きを変えることにより 180度左右
正反対（炉心方向と炉壁方向）に変更可能となってい
る。

【００４０】90度レーザー光を水平に曲げ、レーザー光
をレーザー投射ヘッド先端に送り、そのヘッド中央部
は、リニアガイド、ボールネジ、サーボモータ等から構
成される遠隔電動での伸縮走査駆動が可能な伸縮導光管
をなし、その末端には集光レンズ、90度反射ミラーがあ
る。前記反射ミラーがサーボモータ等に遠隔電動で90度
走査回転可能に取り付けられ、２つの走査機構によりラ
イザーブレースアームとライザー管との溶接部全周を走
査可能としたことを特徴とする。なお、レーザー投射ヘ
ッドの近辺には、適度に離れた位置に複数の小型マイク
ロフォンと、施工面ごみ除去装置を取り付ける。

【００４１】請求項22の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置は、前記旋回台車に内蔵された
水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、この接続機構
をベースとして鉛直下方に接続され前記水平導光管から
のレーザー光を伝送しライザー管上端の２つのノズル穴
のうちの１つに挿入可能な寸法形状を有する多段伸縮式
導光管と、その先端に配置されライザー管内部の各溶接
線まわりの予防保全施工、あるいは補修施工等をレーザ
ー照射により行うレーザー投射ヘッドとライザー管内部
においてレーザー投射ヘッドをライザー管の任意の高さ
の位置において軸中心に固定可能とする固定部から構成
されることを特徴とする。

【００４２】なお、本装置の設置前に、予め、施工対象
であるディフューザ内部へのアクセスが可能となるよう
にジェットポンプの構成部品で取り外し可能なヘッドボ
ルト、 180度エルボ管、ノズル、バレル、アダプターな
どを外しておくことを前提としている。

【００４３】請求項23の発明は、請求項22記載のライザ
ー管の任意の高さの位置において軸中心に固定可能とす
る固定部は、請求項８に記載の固定部と同じ構成（膨張
可能な袋状の物体であり、請求項22記載の多段式導光管
とレーザー投射ヘッドの間に取り付けられ、流体を注入
することで膨らみ、前記レーザー投射ヘッドの軸心をラ
イザー管の軸心と合わせる機能を具備している）である
ことを特徴とする。

【００４４】請求項24の発明は、請求項22記載のライザ
ー管の任意の高さの位置において軸中心に固定可能とす
る固定部は、請求項９に記載の固定部と同じ構成（リン
ク機構、パッド、液圧シリンダから構成され、液圧シリ
ンダに圧力をかけ、リンク機構を張り出すことにより、
パッドをライザー管内面に当て突っ張り、前記レーザー
投射ヘッドの軸心をライザー管の軸心と合わせる機能を
具備している）であることを特徴とする。

【００４５】請求項25の発明は、請求項７，12，13，1
6，18，22記載のレーザー投射ヘッドは、主に集光レン
ズユニット、スキャン用反射ミラー（もしくはプリズ
ム）、水平スキャン機構、揺動スキャン機構、ステップ
直動機構、焦点距離調整機構、施工面ごみ除去装置、１
つあるいは複数の小型マイクロフォン、ハーフミラーと
レトロリフレクタ、監視用カメラから構成されることを
特徴とする。

【００４６】レーザー投射ヘッドの光学系は、ヘッドの
接続した導光管からのレーザー光は、蛇腹管を通過し
て、まずハーフミラーに入る。ここで、レトロリフレク
タ側と集光レンズ側とに分光され、レトロリフレクタ側
のレーザー光は偏光フィルタで偏光された後、再びハー
フミラーに戻りレーザー発振器側に帰り、集光レンズ側
のレーザー光は、蛇腹管、集光レンズを通過後、仕切り
の平板ガラスを通過して水中に入り、更にスキャン用反
射ミラーで反射し、施工対象物に向け投射されるように
構成されている。

【００４７】レーザー投射ヘッドの光学系駆動機構は、
ヘッドの光学系全体が上下にステップ移動可能なように
リニアガイド、ボールネジ、ギヤ、回転アクチュエータ
などから構成される前記ステップ直動機構と、焦点距離
が遠隔で増減調整可能とするギヤ、ネジ、回転アクチュ
エータなどから構成される焦点距離調整機構付き集光レ
ンズユニットと、反射ミラーがレーザー入射光の光軸廻
りに揺動回転可能なように軸受け、ギヤ、回転アクチュ
エータなどから構成される揺動スキャン機構、更に集光
レンズユニットと揺動スキャン機構全体が左右にステッ
プ移動可能なように構成されるリニアガイド、ボールネ
ジ、ギヤ、回転アクチュエータなどから構成される水平
スキャン機構とを具備していることを特徴とする。

【００４８】請求項26の発明は、請求項７，12，13，1
6，18，21，22記載のレーザー投射ヘッドは、主に集光
レンズユニット、スキャン用反射ミラー（もしくはプリ
ズム）、揺動スキャン機構、伸縮導光管機構、焦点距離
調整機構、施工面ごみ除去装置、１つあるいは複数の小
型マイクロフォン、監視用カメラから構成される。

【００４９】レーザー投射ヘッドの光学系は、レーザー
投射ヘッドを接続した導光管からのレーザー光は、まず
最初に２枚の平板ガラスで仕切られた中空ピストン状の
伸縮導光管機構を通過して、集光レンズユニットに入
り、仕切りの平板ガラスを通過して水中に入り、更にス
キャン用反射ミラーで反射し、施工対象物に向け投射さ
れるように構成されている。

【００５０】レーザー投射ヘッドの光学系駆動機構は、
ヘッドの光学系全体が上下にステップ伸縮可能なように
２枚の平板ガラス、リニアポジションセンサ、Ｏリン
グ、ピストン機構、復帰バネ、空圧チューブなどから構
成される前記伸縮導光管機構と、焦点距離が増減調整可
能とするギヤ、ネジ、回転アクチュエータなどから構成
される焦点距離調整機構付き集光レンズユニットと、反
射ミラーがレーザー入射光の光軸と直角でかつミラー面
を含む軸方向に揺動回転走査可能なように軸受け、回転
アクチュエータ、角度検出センサなどから構成される揺
動スキャン機構とを具備したことを特徴とする。

【００５１】請求項27の発明は、請求項７，12，13，1
6，18，21，22記載のレーザー投射ヘッドは、主に集光
レンズユニット、集光レンズ回転機構、スキャン用反射
ミラー（もしくはプリズム）、伸縮導光管機構、焦点距
離調整機構、揺動スキャン機構、施工面ごみ除去装置、
１つあるいは複数の小型マイクロフォン、監視用カメラ
から構成されることを特徴とする。レーザー投射ヘッド
の光学系の構成は、ヘッドの接続した導光管からのレー
ザー光は、まず最初に２枚の平板ガラスに仕切られた中
空ピストン状の伸縮導光管機構を通過して、焦点位置が
横に偏光するように集光レンズの光軸を入光軸に対しわ
ざとずらして整形、組立てられた集光レンズユニットに
入り、仕切りの平板ガラスを通過して水中に入り、更に
スキャン用反射ミラーで反射し、施工対象物に向け投射
される。

【００５２】また、その駆動機構は、ヘッドの光学系全
体が上下にステップ伸縮可能なように２つの平板ガラ
ス、リニアポジションセンサ、Ｏリング、ピストン機
構、復帰バネ、空圧チューブなどから構成される前記伸
縮導光管機構と、焦点距離が遠隔で増減調整可能とする
ギヤ、ネジ、回転アクチュエータなどから構成される焦
点距離調整機構付き集光レンズユニットと、前記集光レ
ンズユニット全体がレーザー光軸廻りに回転可能とする
ギヤ、ネジ、回転アクチュエータなどから構成される集
光レンズ回転機構と、反射ミラーが前記集光レンズ回転
機構の回転軸と同軸廻りに回転走査可能とする回転軸、
回転アクチュエータなどから構成される揺動スキャン機
構とを具備したことを特徴とする。

【００５３】請求項28の発明は、請求項７，12，13，1
6，19，22記載のレーザー投射ヘッドは、主に集光レン
ズユニット、焦点距離調整機構、スキャン用反射ミラ
ー、スキャン機構、施工面ごみ除去装置、１つあるいは
複数の小型マイクロフォン、監視用カメラとから構成さ
れるスキャンモジュールと、１モジュールに中継ミラー
機構（もしくは中継プリズム機構）と伸縮機構と曲げ機
構の２自由度を有する関節モジュールが２つ以上から構
成されることを特徴とする。

【００５４】請求項29の発明は、請求項１記載の原子炉
内構造物の予防保全・補修装置の制御盤は、請求項１記
載のアニュラス用レーザー施工装置を制御するセンサか
ら得られる信号の信号処理回路、各駆動部のアクチュエ
ータの制御ドライバー、全体を統括する計算機、システ
ム状態の表示装置、操作の入力装置、レーザー発振器へ
の動作指令や状態信号の入出力回路、レーザー投射ヘッ
ドからのマイクロフォンの音響信号分析ユニットから構
成され、特にこのうちの音響信号分析ユニットが、請求
項21，26，27，28，29記載のアニュラス用レーザー施工
装置の先端部に設置された１つあるいは複数のマイクロ
フォンからの音響信号を処理する入力回路、増幅アン
プ、周波数フィルタなどからなる信号前処理回路、Ａ／
Ｄ変換回路、施工時の施工ポイントの位置計測や施工状
態量や施工異常の判定などを演算処理するプログラム計
算処理回路から構成されたことを特徴とする。

【００５５】請求項30の発明は、前記請求項29記載の音
響信号分析ユニットの動作原理は、レーザー施工時に施
工面で発生する音を分析する手法を示したものである。
施工ポイントの位置計測は、複数のマイクロフォンから
の音の伝播時間を計測し、３点測量の原理で音発生位置
を３次元計測する。

【００５６】例えば、パルス状に光強度が変化させ、周
期的、短時間、高出力のレーザーを発振させ、施工対象
に焦点を絞る場合において、各パルス光到達時にレーザ
ー光の集光点から衝撃圧力波が発生し、この衝撃音を複
数のマイクロフォンで同時計測し、集光点から各マイク
ロフォンまでに衝撃音が伝播するまでの時間を前記請求
項29記載のプログラム計算処理回路で演算算出し、更に
３点測量法の原理を用いて衝撃音発生位置を同定するも
のである。

【００５７】施工状態量の計測は、前記衝撃音のピーク
レベルとピーク音の周波数分布からレーザー光のエネル
ギーレベル、入光状態を定量的に分析、計測するもので
あり、これは単数のマイクロフォンの信号からでも計測
分析が可能である。

【００５８】また、施工異常診断は、レーザー光が施工
対象（金属表面）の手前で集光し、エネルギーが具合よ
く吸収されない場合や、レーザー光の光路上にごみなど
の浮遊物が存在して集光点手前でエネルギーが減衰する
場合は、ピーク音の手前でノイズが発生する現象を利用
した手法であり、これも単数のマイクロフォン信号から
計測分析が可能である。

【００５９】これらの施工音分析データを基にレーザー
焦点位置の調整やレーザー光の発振器制御へのフィード
バック制御や、異常時の対応などのインターロック制御
を行うことを特徴とする。

【００６０】請求項31の発明は、請求項21，26，27，2
8，29記載の施工面ごみ除去装置は、レーザー照射ヘッ
ド付近に取り付けた水ジェットノズルと、このノズルか
ら加圧給水ユニットまでをつなぐ接続ホースと、加圧給
水ユニット、フィルタから構成され、請求項１記載の原
子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業中その作業部
位もしくはその作業部位付近に適度な水流を発生させる
ことを特徴とする。

【００６１】請求項32の発明は、請求項21，26，27，2
8，29記載の施工面ごみ除去装置は、レーザー照射ヘッ
ド付近に取り付けた吸い込みノズルと、このノズルから
吸い込みポンプユニットまでをつなぐ接続ホースと、吸
い込みポンプユニット、フィルタから構成され、請求項
１記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業中
その作業部位もしくはその作業部位付近の水を適度な推
量で吸い込み、水流を発生させることを特徴とする。

【００６２】請求項33の発明は、請求項21，26，27，2
8，29記載の施工面ごみ除去装置は、レーザー照射ヘッ
ド付近に取り付けた、水ジェットノズルと吸い込みノズ
ルと、これらのノズルから加圧給水ユニットまでをつな
ぐ接続ホースと、加圧給水ユニット、吸い込みポンプユ
ニット、フィルタから構成され、請求項１記載の原子炉
内構造物の予防保全・補修装置の作業中その作業部位も
しくはその作業部位付近の水を適度な推量で吸い込み、
かつ、きれいな水を吹き付け、水流を発生させることを
特徴とする。

【００６３】請求項34の発明は、請求項31記載の施工面
ごみ除去装置において、接続ホース、加圧給水ユニット
の代わりに、レーザー照射ヘッド付近にモータ、スクリ
ュウ、フィルタからなる水流発生装置を内蔵することに
より、請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・補修
装置の作業中その作業部位もしくはその作業部位付近に
適度な水流を発生させることを特徴とする。

【００６４】請求項35の発明は、請求項32記載の施工面
ごみ除去装置において、接続ホース、吸い込みポンプの
代わりに、レーザー照射ヘッド付近にモータ、スクリュ
ウからなる水流発生装置を内蔵することにより、請求項
１記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業中
その作業部位もしくはその作業部位付近に適度な水流を
発生させることを特徴とする。

【００６５】請求項36の発明は、請求項33記載の施工面
ごみ除去装置において、接続ホース、加圧給水ユニッ
ト、吸い込みポンプユニットの代わりに、レーザー照射
ヘッド付近にモータ、スクリュウ、フィルタからなる水
流発生装置を内蔵することにより、請求項１記載の原子
炉内構造物の予防保全・補修装置の作業中その作業部位
もしくはその作業部位付近に適度な水流を発生させるこ
とを特徴とする。

【００６６】請求項37の発明は、請求項１記載のアニュ
ラス用レーザー施工装置において、装置の先端付近にス
クリュウとモータから構成される水中プロペラを備え、
この水中プロペラの推進力により装置にかかる外力（水
の流れや請求項31から38記載の施工面ごみ除去装置の反
力など）を押え、レーザー投射ヘッドを施工場所におい
て静定させる力を得ることを特徴とする。

【００６７】請求項38の発明は、請求項７，12，13，1
6，18，21，22記載のレーザー投射ヘッドにジャイロモ
ータを搭載し、これによりヘッド先端の制振効果を得る
ことを特徴とする。

【００６８】請求項39の発明は、請求項１記載のレーザ
ー発振器を耐水圧容器に入れ、請求項１記載の旋回台車
上に仮設し、請求項１記載のレーザー発振器から旋回台
車までの導光管と支柱を不要とし、前記レーザー発振器
の投射口とすることを特徴とする。

【００６９】請求項40の発明は、請求項39のレーザー発
振器は、炉内遠隔で旋回台車へ設置、組立て、あるいは
分離ができるように位置決めピン、ロック機構を有し、
かつレーザー発振器と旋回台車間の導光管は一度平板ガ
ラスによって各々仕切られていることを特徴とする。

【００７０】請求項41の発明は、請求項５記載の旋回台
車はそのベース板を中間を空洞とする門型とし、その空
間部の上に、内部に電動式反射ミラーを有し、２つの平
板ガラスで仕切られた閉空間を構成するシュラウド内施
工用中継ボックスをアニュラス用レーザー施工装置と同
様の取り合いを用いて前記旋回台車上へ設置することに
より、シュラウド胴の内部から構造物溶接部の予防保全
・補修作業をレーザー光で実施することが可能な各種作
業装置へレーザー光を伝送することができるようにする
ことを特徴とする。

【００７１】請求項１の発明によれば、原子炉プールの
上方またはオペレーションフロア上に設置されたレーザ
ー発振器から発射したレーザー光を導光管を通して炉心
中心に設けた多段式組立て式の導光管マストを通し、炉
心の真下へ空間伝送する。その後、シュラウド胴上の旋
回、スライド機構内に設けた導光管により横方向に送
り、更にアニュラス用レーザー施工装置によりシュラウ
ド胴外周で更に原子炉圧力容器とシュラウド胴との間に
形成されるアニュラス部内の施工対象物に照射する。こ
れにより、効率よくレーザー光を原子炉プール上方また
はオペレーションフロア上から炉内アニュラス部内部の
施工対象域まで送ることができる。

【００７２】各構成要素の導光管は端面をガラスで仕切
られ独立しており、任意に分割、遠隔着脱が可能な構成
となっているので、施工対象毎に特化した各種アニュラ
ス用レーザー施工装置を簡単に炉内で交換可能である。

【００７３】請求項２の発明によれば、各要素毎の導光
管内部を水中においても気中に保つことができる。ま
た、水ノズルから清浄な水を常に吹き付けることで、各
導光管を接続、組立て後、その仕切り板ガラスの隙間に
残留する水にごみの混入や、ガラス面への気泡の発生を
防ぐことが可能である。

【００７４】請求項３の発明によれば、各導光管内部の
空気（あるいはガス）を乾き空気に置換することがで
き、水中においての導光管内部のミラー、ガラスへの露
結発生を防止できる。

【００７５】請求項４の発明によれば、請求項１記載の
多段式組立て式導光管マストをボルト、ナットで締結す
るだけで、簡単に各マストを分解、組立てすることが可
能で、かつ、導光管内部を気密に保つことが可能であ
る。

【００７６】請求項５の発明によれば、請求項１記載の
旋回台車を上部格子板の炉心中央の格子にクランプ機構
で突っ張り固定し、ここを炉心を旋回中心に旋回台車を
旋回することができ、その内部の水平導光管をシュラウ
ド胴外周の任意の方位に位置決めでき、かつ、スライド
機構により旋回台車に結合するアニュラス用レーザー施
工装置を半径方向にスライド位置調整することが可能で
ある。

【００７７】請求項６の発明によれば、オペフロ上のシ
ステムはすべて支柱と共にプール上を横行可能となり、
炉心上への移動、設置作業が容易になり、また、多段式
組立て式導光管マストの位置合わせが横行機構と伸縮機
構により実現することが可能である。

【００７８】請求項７の発明によれば、レーザー光をジ
ェットポンプ下部のディフューザ内部に効果的に伝送す
ることが実現でき、内部からの縦、横溶接部のレーザー
光による予防保全・補修作業が実現可能である。

【００７９】請求項８の発明によれば、膨張可能な袋状
の物体に流体を注入することで、前述の請求項７のレー
ザー投射ヘッドをディフューザの中心に任意に位置決め
できる。

【００８０】請求項９の発明によれば、リンクを張り出
し、パッドをディフューザ内面に押し付けることで、前
述の請求項７のレーザー投射ヘッドをディフューザの中
心に任意に位置決めできる。

【００８１】請求項10の発明によれば、アニュラス用レ
ーザー施工装置を回転式導光管と施工アームの２つの要
素に分解することで、ディフューザ外面の施工を実現す
るものである。

【００８２】すなわち、まず、ジェットポンプの構成部
品の一部である、ヘッドボルト、ノズル、バレル、アダ
プターなどディフューザから上方の施工上の障害となる
部品を外した上で回転式導光管を設置し、この回転式導
光管により、レーザー光をディフューザ上端まで伝送
し、更に、施工アームでディフューザ外周の下部溶接部
位を全周実現することができる。これには、回転式導光
管を施工アームと同時にディフューザ中心軸廻りに回る
自由度と、施工アームの上下の伸縮自由度によって実現
できる。

【００８３】請求項11の発明によれば、回転式導光管
は、施工アームと遠隔分離可能とすることで、その外観
を円柱状とすることができ、ライザーブラケットの穴を
容易に通過させることが可能で、ディフューザ上端へ燃
料交換機の補助ホイストなどで吊り降ろすだけで設置作
業が完了し、オペフロからのレーザー光を旋回台車の水
平導光管を介して中継することができ、更に次の施工ア
ームへ光を送ることができる。設置位置決め精度は多少
誤差等があっても、回転式導光管内部の電動反射ミラー
の角度補正機能により、支障なく伝送することが実現で
きる。

【００８４】請求項12の発明によれば、施工アームは、
前記回転式導光管を炉内ディフューザ上端に設置した後
で、遠隔着脱させることが可能で、この着脱部は、ライ
ザーブラケットより下の部分とすることで、回転式導光
管と接続後、回転式導光管の回転自由度により施工アー
ムをディフューザ廻りに回すことができる。また、施工
アームの伸縮機構によりディフューザ下端の上下に高さ
の異なる幾つかの周廻りの溶接線に位置合わせすること
が可能となる。

【００８５】請求項13の発明によれば、アニュラス用レ
ーザー施工装置の全体外見を偏平長尺形状とすること
で、炉内アニュラス部への挿入は、給水スパージャー、
シュラウド胴、シュラウドヘッドボルトブラケット、お
よびジェットポンプライザーなどの炉内構造物に障害物
が存在せず、炉上から直接バッフルプレートまでを見通
すことができる横百数十mm，縦数十mmほどのジェットポ
ンプ間の偏平な見通し空間を利用して垂直に吊り降ろし
て行い、挿入後、上端を旋回台車の接続機構と接続し、
炉内に設置、固定することができる。

【００８６】この後、更に、平行リンク機構を動作さ
せ、挿入マストをシュラウド中間部胴外壁へ接近させ
る。この姿勢で、平行リンク機構はシュラウド上部胴下
部とジェットポンプの頭との挟まれた間隙にあり、かつ
挿入マストは、ジェットポンプとシュラウド中間胴との
隙間を通過できる外形寸法構成とする。

【００８７】旋回台車の旋回動作により、アニュラス部
レーザー施工装置を上げ下げすることなしに、シュラウ
ド胴外周に沿って半周分は移動することが可能となり、
シュラウド胴外周の水平溶接部の連続した予防保全・補
修施工が実現できる。

【００８８】請求項14の発明によれば、シュラウド中間
胴の中央に存在する水平溶接線とシュラウド中間胴と下
部胴との接合部の水平溶接線の２通りについて、それぞ
れ長さ、形状が異なる挿入マストを用意、交換取り付け
可能とすることにより、昇降機構などを不要とし、ジェ
ットポンプとシュラウド胴との間隙において特に狭隘な
ところである、ライザーブレースアームとシュラウド中
間胴との隙間と、ライザーブラケットとシュラウド中間
胴との隙間が通過可能な偏平挿入マストが実現できる。

【００８９】請求項15の発明によれば、請求項13記載の
アニュラス用レーザー施工装置に導光管を内蔵すること
が可能となり、レーザー光は、リンク機構の姿勢に関わ
らず、４つの90度反射ミラーによりリンク機構の動きに
合わせて光路姿勢を変更可能となり、また、挿入マスト
内においては、平板ガラスにより光軸を平行に曲げ、挿
入マストの厚み変化に合わせることが可能で挿入マスト
先端部のレーザー投射ヘッドまでレーザー光を伝送する
ことが実現できる。

【００９０】請求項16の発明によれば、多段式の導光管
マストを伸び縮みさせることでジェットポンプを越えて
アニュラス部を移動することが可能となり、かつ、多段
式の導光管マストを伸ばしながら、同時にマスト先端の
垂直多関節部を曲げ、ジェットポンプを回り込み、アニ
ュラス内の各溶接構造物へレーザー投射ヘッドを接近さ
せることができる。

【００９１】請求項17の発明によれば、各垂直関節部で
のレーザー光の曲げを、２つの90度反射ミラー（あるい
はプリズム）と捻り自由度を持つ導光管で実現でき、反
射ミラー（あるいはプリズム）の角度としては固定の構
成でレーザー光路を垂直に振ることができる。

【００９２】請求項18の発明によれば、多段式の導光管
マストを伸び縮みさせることでジェットポンプを越えて
アニュラス部を移動することが可能となり、かつ、施工
対象物の方位に旋回台車を旋回角度を位置決め後、水平
多関節の各関節を最大限に曲げ、全体の姿勢を縮めた状
態で多段式の導光管マストを伸ばし、ジェットポンプ間
の隙間を降下させ、アニュラス部内部では、ジェットポ
ンプのライザー管やディフューザを水平多関節を駆動さ
せ、これらの管を回り込み、対象個所へレーザー投射ヘ
ッドを接近させることができる。

【００９３】請求項19の発明によれば、前記水平多関節
内部にレーザー光の光路を設けることが可能となると同
時に各関節部をモジュール化したため自由度構成の変更
や追加、置換が実現できる。

【００９４】請求項20の発明によれば、まず、ジェット
ポンプの構成部品の一部であるヘッドボルト、ノズル、
バレル、アダプターなどディフューザから上方の施工上
の障害となる部品を外した上で、伸縮自在な多段式導光
管マストを伸ばしてライザー管とライザーブレースアー
ムとの溶接部へこの溶接部をレーザー施工するのに最適
な機構構成としたレーザー走査機構を接近、位置決め、
施工できる。

【００９５】請求項21の発明によれば、請求項20の多段
式導光管マストとその先のレーザー走査機構間を一度切
り、レーザー光を水中に飛ばすことにより、レーザー走
査機構と多段式導光管マストとの位置関係を変更可能と
することを実現し、具体的には、導光管マスト末端で反
射ミラー傾きを変えることにより90度曲げの曲げ方向を
180度変更し、これに合わせてレーザー走査機構の受け
側の入射口位置をキャリッジの上下、左右の動作により
変える。レーザー走査機構に入射したレーザー光は、更
にレーザー投射ヘッドに導かれ、ライザーブレースアー
ムとライザー管との溶接部に投射させる。溶接部に沿っ
てのヘッドの位置決めは、多段式導光管マストの昇降
と、キャリッジ上のレーザー走査機構の左右の移動で行
う。レーザー光の走査動作は、レーザー投射ヘッドの伸
縮走査機構と反射ミラーの回転走査機構とで実現でき
る。

【００９６】請求項22の発明によれば、アニュラス用レ
ーザー施工装置をライザー管上端のノズル穴から挿入
し、ライザー管内部の溶接部施工を行うことができる。
請求項23の発明によれば、膨張可能な袋状の物体に流体
を注入することで、請求項22のレーザー投射ヘッドをラ
イザー管の中心に任意に位置決めできる。

【００９７】請求項24の発明によれば、リンクを張り出
し、パッドをライザー管内面に押し付けることで、請求
項７のレーザー投射ヘッドをライザー管の中心に任意に
位置決めできる。

【００９８】請求項25の発明によれば、レーザー光は、
揺動スキャン機構の反射ミラー揺動により、水平方向に
１スキャンされる。この動作と、ステップ直動機構によ
るヘッド光学系全体の上下ステップ移動とを組み合わ
せ、施工対象の溶接線溶金近傍において一定の区域をパ
ルスレーザー光、あるいは連続レーザー光で照射し、応
力改善、材料改質などの予防保全や、レーザー溶接など
の補修を実施することができる。レーザー光のフォーカ
スは、焦点距離調整機構で行うこともできる。

【００９９】レトロリフレクタを搭載することで、振動
などの外乱等によって導光管が振動し光軸が動いても、
現在の光軸位置と、目標とする光軸位置との位置ずれ情
報をレトロリフレクタにより、レーザー発信器側にリア
ルタイムで戻すことができ、この情報から自動アライメ
ント装置の制御機能により、レーザー投射ヘッドより上
流側にある幾つかの可動式反射ミラーの角度を微動調整
し光軸を自動補正し、常にレーザー光光軸ずれを一定の
範囲内に静定させ、集光レンズにレーザー光を到達させ
ることができる。

【０１００】施工中、施工前後の状態の監視は、監視用
カメラと、１つあるいは複数の小型マイクロフォンの音
情報の分析から行うことができる。施工面ごみ除去装置
を搭載することによりレーザー光の光路上にごみ等が混
入することで施工時の障害とならないようにすることが
できる。

【０１０１】請求項26の発明によれば、レーザー光は、
揺動スキャン機構の反射ミラー傾きを揺動させ、垂直方
向にスキャンされる。この動作と、水平スキャン機構に
よる反射ミラーの回転とを組み合わせ、施工対象の溶接
線溶金近傍において一定の区域をパルスレーザー光、あ
るいは連続レーザー光で照射し、応力改善、材料改質な
どの予防保全や、レーザー溶接などの補修を実施するこ
とができる。

【０１０２】レーザー光のフォーカスは、焦点距離調整
機構で行うことができる。施工位置の修正、移動は、伸
縮導光管機構により行う。レトロリフレクタを搭載する
ことで、振動などの外乱等によって導光管が振動し光軸
が動いても、現在の光軸位置と、目標とする光軸位置と
の位置ずれ情報をレトロリフレクタにより、レーザー発
信器側にリアルタイムで戻すことができる。

【０１０３】この情報から自動アライメント装置の制御
機能により、レーザー投射ヘッドより上流側にある幾つ
かの可動式反射ミラーの角度を微動調整し光軸を自動補
正し、常にレーザー光光軸ずれを一定の範囲内に静定さ
せ、集光レンズにレーザー光を到達させることができ
る。

【０１０４】施工中、施工前後の状態の監視は、監視用
カメラと、１つあるいは複数の小型マイクロフォンの音
情報の分析から行うことができる。施工面ごみ除去装置
を搭載することによりレーザー光の光路上にごみ等が混
入することで施工時の障害とならないようにすることが
できる。

【０１０５】請求項27の発明によれば、集光レンズの中
心軸が集光レンズ回転軸に対し偏芯しているため、焦点
が集光レンズの回転軸に対し横にずれたところに合い、
集光レンズを回転させると焦点が回転軸廻りに回ること
を利用し、円形のスキャンを実現することができ、これ
を更に反射ミラーで曲げ、反射ミラーを揺動することで
円スキャンを水平に振り、螺旋状の２次元スキャンを行
うことができる。

【０１０６】請求項28の発明によれば、伸縮と曲げの２
自由度を１ユニットに有する多関節機構により伸縮がで
きる指のような作用を有する走査機構を提供でき、円筒
形状の溶接部などをレーザースキャン可能となる。ま
た、本発明では、レーザー光の伝達を各関節に備えた中
継ミラー機構により各関節の動きに自動追従してレーザ
ー光を最先端部のスキャンモジュールにレーザー光を送
り、スキャンモジュールにより１自由度のレーザー走査
を行う。なお、スキャンモジュールでは焦点調整も行
う。

【０１０７】請求項29の発明によれば、アニュラス用レ
ーザー施工装置の先端に設置された１つあるいは複数の
小型マイクロフォンからの音響信号を入力回路で受け、
信号前処理回路において増幅アンプで適度に増幅した
り、周波数フィルタで不要な周波数成分を取り除く等の
音響信号の前処理を行い、Ａ／Ｄ変換回路でアナログ信
号をディジタル信号へ変換後、演算処理回路で信号解析
を行う。

【０１０８】これにより、施工時の施工ポイントの位置
計測や施工状態量の判定を音響信号分析ユニットで行
い、計算機によりこれを基に次の制御量を計算し、制御
ドライバーで各機構のアクチュエータを制御し、表示装
置と入力装置によりシステムの運転を行うことができ
る。

【０１０９】請求項30の発明によれば、前記請求項29の
音響信号分析ユニットの信号解析の原理、手法を明確に
することができる。すなわち、レーザー光をパルス状に
発生し短時間に高出力のレーザー光を金属面に当てると
表面にプラズマが発生し、同時に衝撃音が発生する。こ
の衝撃音を分析することで各種施工状態データを得るこ
とができる。

【０１１０】１つに施工位置は、衝撃音発生点から各マ
イクロフォンまでの衝撃音の伝達時間を計測し、３点測
量法の原理で算出することができる。また、入光レーザ
ーの出力は衝撃音のピークレベルやピーク音の周波数分
布と相関性があり、この相関を分析することにより、レ
ーザー出力を推定することができる。

【０１１１】焦点位置が金属表面より手前になったり、
金属表面より奥になったり、焦点手前にごみ等があった
りすると、レーザー光が正確に入光せず、正常な施工が
得られずに明確な衝撃音のピーク波形が出なくなった
り、ピーク音手前でノイズ音が発生したりすることが判
っている。これを波形分析し、施工異常の判断を行うこ
とができる。

【０１１２】請求項31の発明によれば、レーザー施工中
に施工点とレーザー投射ヘッドとの間を水ジェットノズ
ルで吹き付け、常にきれいな水で置換することにより、
施工中に発生する金属粉や水中に浮遊するごみなどが、
レーザー施工中に施工点とレーザー投射ヘッドとの間に
進入し光路を妨害することを防ぐことができる。

【０１１３】請求項32の発明によれば、レーザー施工中
に施工点とレーザー投射ヘッドとの間を吸い込みノズル
で吸い上げ、施工中に発生する金属粉や水中に浮遊する
ごみなどを除去し、レーザー施工中に施工点とレーザー
投射ヘッドとの間に進入し光路を妨害することを防ぐこ
とができる。

【０１１４】請求項33の発明によれば、レーザー施工中
に施工点とレーザー投射ヘッドとの間を水ジェットノズ
ルにより常にきれいな水で吹き付け、かつ、吸い込みノ
ズルで施工中に発生する金属粉や水中に浮遊するごみな
どを吸い上げ、除去することにより、施工中に発生する
金属粉や水中に浮遊するごみなどが、レーザー施工中に
施工点とレーザー投射ヘッドとの間に進入し光路を妨害
することを防ぐことができる。

【０１１５】請求項34の発明によれば、請求項31記載の
水ジェット流をレーザー投射ヘッド付近に搭載したモー
タ付きスクリュウにより発生させることができ、前記ヘ
ッドからオペレーションフロアまでの接続ホースをつけ
ることなく、レーザー施工中に施工点とレーザー投射ヘ
ッドとの間を水ジェットノズルで吹き付け、常にきれい
な水で置換し、施工中に発生する金属粉や水中に浮遊す
るごみなどが、レーザー施工中に施工点とレーザー投射
ヘッドとの間に進入し光路を妨害することを防ぐことが
できる。

【０１１６】請求項35の発明によれば、請求項32記載の
水吸い込み力をレーザー投射ヘッド付近に搭載したモー
タ付きスクリュウにより発生させることができ、前記ヘ
ッドからオペレーションフロアまでの接続ホースを設け
ることなく、レーザー施工中に施工点とレーザー投射ヘ
ッドとの間を吸い込みノズルで吸い上げ、施工中に発生
する金属粉や水中に浮遊するごみなどを除去し、レーザ
ー施工中に施工点とレーザー投射ヘッドとの間に進入し
光路を妨害することを防ぐことができる。

【０１１７】請求項36の発明によれば、請求項33記載の
水流をレーザー投射ヘッド付近に搭載したモータ付きス
クリュウにより発生させることができ、前記ヘッドから
オペレーションフロアまでの接続ホースをつけることな
く、レーザー施工中に施工点とレーザー投射ヘッドとの
間を水ジェットノズルで吹き付け、吸い込みノズルで吸
い上げ、施工中に発生する金属粉や水中に浮遊するごみ
などを除去し、レーザー施工中に施工点とレーザー投射
ヘッドとの間に進入し光路を妨害することを防ぐことが
できる。

【０１１８】請求項37の発明によれば、水中プロペラが
発生する推力により、アニュラス用レーザー施工装置を
施工場所において、施工面に押し付け、レーザー投射ヘ
ッドを静定させることができる。

【０１１９】請求項38の発明によれば、ジャイロモータ
の抗力により、レーザー投射ヘッド先端の制振効果を得
ることができる。請求項39の発明によれば、レーザー発
信器を炉内に設置することによりオペレーションフロア
上から旋回台車までの導光管や支柱などの構成要素を不
要とし、システムをコンパクトにすることができる。

【０１２０】請求項40の発明によれば、旋回台車を炉内
に残したままレーザー発信器のみを炉外へ回収すること
が可能となり、万が一、レーザー発信器のメンテナンス
などの理由により施工中に調整が必要となった場合、用
意にレーザー発信器のみオペレーションフロア上に引上
げ、直接保守することが可能であり、作業効率の低下を
削減することができる。

【０１２１】請求項41の発明によれば、シュラウド胴の
内部、炉心部、または炉下部へのレーザー施工におい
て、本発明のシステムのレーザー伝送機能を利用してシ
ュラウド胴上部まではレーザー光の伝送を実現すること
ができ、アニュラス部とシュラウド内のどちらでも共通
して使用可能な予防保全・補修システムを構築すること
ができる。

【０１２２】

【発明の実施の形態】本発明に係る原子炉内構造物の予
防保全・補修装置の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の請求項１に対応する実施の形態を
説明するための全体構成について、特に、オペレーショ
ンフロア１から原子炉圧力容器２内に設置されている炉
心シュラウド胴６上部までを中心に示している。オペレ
ーションフロア１上に、自動アライメント装置やポジシ
ョンセンサ（ＰＳＤ）などを含むレーザー発振器70，電
源装置71および制御装置72を設置する。レーザー発振器
70に導光管25を接続し、導光管25に第１の反射ミラーボ
ックスとして移動式反射ミラーボックス24を接続する。

【０１２３】レーザー発振器70からのレーザー光は原子
炉圧力容器２内の炉心中心に向かって水平に発振される
ように位置決め，調整を行い、導光管25で光が漏れない
ように外部と遮断する。導光管25の荷重を支える支柱20
は原子炉プール７を跨ぐように原子炉プール７上に設置
する。

【０１２４】支柱20の中央には、前記移動式反射ミラー
ボックス24が搭載され、この移動式反射ミラーボックス
24はその下部に車輪58が設けられてレール23上に載って
おり、任意に移動自在で位置調整が可能とし、前記導光
管25の後端部を接続する。

【０１２５】移動式反射ミラーボックス24には、遠隔で
の角度の自動調整が可能な自動アライメント機能付きの
90度反射ミラー（図示せず）が内蔵されており、レーザ
ー発振器70から導光管25を通るレーザー光を直角に曲
げ、炉心に向かって真下へレーザー光を下降させる構成
になっている。

【０１２６】このレーザー光を原子炉プール７内のプー
ル水から保護し、気中伝送を実現するため、この移動式
反射ミラーボックス24の下面に１本の長さ約４ｍがあり
４本で総長約16ｍ、末端が平板ガラス55（図４を参照）
で閉じられている多段組立て式の導光管マスト26を垂れ
下げて設ける。導光管マスト26の下端部は旋回台車27上
に設けた旋回中心に位置する旋回機構28の導光管ガイド
34に差し込まれる。

【０１２７】旋回台車27は、旋回中心の下面にクランプ
機構33が設けられ、このクランプ機構33を炉心シュラウ
ド胴６の上部に組み込まれた上部格子板３の炉心中心位
置の格子に挿入してロックした状態とする。また、旋回
台車27の他方の下端面に車輪32を有し、この車輪32によ
り旋回台車27は炉心シュラウド胴６の外周上部リング４
上に載って炉心シュラウド胴６の外周に沿って移動自在
となっている。

【０１２８】旋回台車27上には水平に旋回中心から法線
方向に向かって、前記導光管マスト26からレーザー光を
導く水平導光管29が設置されており、水平導光管29はア
ニュラス用レーザー施工装置73に接続し、このレーザー
施工装置73へレーザー光を空間伝送可能な構成になって
いる。

【０１２９】導光管マスト26の下端には図示していない
が、上面が接続し少なくとも１個のミラーから構成され
る角度修正用自動アライメント機構を有する第２の反射
ミラーボックスが接続されている。この反射ミラーボッ
クスが水平導光管29と接続している。

【０１３０】アニュラス用レーザー施工装置73は、クラ
ンプ機構31によって旋回台車27と固定される。このクラ
ンプ機構31はスライド機構30によって炉心中心から半径
方向にスライド移動可能な構造となっている。

【０１３１】図２は、本発明の請求項２および請求項３
の実施の形態を説明するための一部側面で示す断面図で
ある。図２中、符号80は導光管で、この導光管80は図１
に示した導光管25，導光管マスト26および水平導光管29
に対応するものである。導光管80の各末端に、両面をよ
く研磨し、平面度，平行度を精度よく加工した平板ガラ
ス81を嵌め込み、Ｏリング82により気密構造とする。

【０１３２】また、その平板ガラスの外側の周囲３個所
に水ノズル83を中心に向け取り付ける。導光管80の一部
にタップ穴86をあけ、このタップ穴86に空圧コネクタ84
をねじ込んで取付け、空圧コネクタ84に空圧ホース85を
接続する。空圧ホース85は図１に示したオペレーション
フロア１上に設置した空圧ユニット（図示せず）まで伸
ばす。空圧ユニットは、窒素ボンベを供給源とし、 100
％乾き窒素ガスを導光管80へ供給することができるよう
になっている。

【０１３３】図３は、本発明の請求項４の実施の形態
で、多段組み立て式導光管26の中間の接合部の構造を示
した図である。各導光管26の末端にはフランジ67が取付
けられており、ボルト65とナット66によって接続，固定
されており、フランジ接合面はＯリング68によって気密
性になっている。ボルト65は、蝶番64によって導光管26
に固定されており接続作業時誤って脱落しない構造にな
っている。符号69はレーザー光で導光管26内の通過状態
を示している。

【０１３４】図４は、本発明の請求項５の実施の形態
で、旋回台車27の構造と上部格子板３および炉心シュラ
ウド胴６に取付けた状態を示している。旋回台車クラン
プ機構33は、エアーシリンダ39，リンク40，パッド41か
ら構成する。この旋回台車クランプ機構33の上に旋回機
構28が設置される。旋回機構28は、ベアリング42，電動
モータ43，ギヤ44，45から構成する。

【０１３５】旋回回転軸は前記旋回台車クランプ機構33
の中心と一致させる。車輪32は、旋回用の車輪で上部シ
ュラウド胴６ａの上端部に設けた上部リング４上を走行
する位置に取り付ける。また、ガイドローラ46をエアー
シリンダ47により上部リング４の内側に設けたスカート
５の内面に押し当て可能な位置関係に取り付ける。

【０１３６】また、旋回回転軸上に多段組み立て式導光
管マスト26のレーザー光69ａの光軸が来るように導光管
マスト26の受け台である導光管ガイド34を設置する。導
光管ガイド34は、自在に回転できるようにベアリング35
を介して水平導光管29に取り付けられている。導光管ガ
イド34は平板ガラス56ａで仕切られ前記導光管29を気密
に保っている。

【０１３７】導光管ガイド34の上端はすり鉢状に形成さ
れており、多段組み立て式導光管26の挿入をガイドす
る。導光管ガイド34には給水入口ライン37と給水出口38
が設けられており、導光管26の平板ガラス55と平板ガラ
ス56ａの間の間隙に溜まる水を循環できるような構造に
なっている。

【０１３８】水平導光管29の内部には、レーザー光69を
約45度に反射させる反射ミラー53，54があり、多段組み
立て式導光管マスト26から降りてきたレーザー光69を反
射ミラー53で見込み角45度の角度で曲げ反射ミラー54へ
入光させ、さらに見込み角45度の角度で曲げて水平方向
に導光管29にもう片方の端面の平板ガラス56ｂへ抜けさ
せる構成とする。

【０１３９】ここで、反射ミラー53，54は、ミラー角度
を遠隔で修正可能な２軸の電動式ミラーを使用する。反
射ミラー53の電動アクチュエータは電動モータを使用
し、広い角度を調整可能とし、低速度の粗調整用自動ア
ライメントに使用する。他方の反射ミラー54の電動アク
チュエータはピエゾ素子を使用し、調整角度は少ない
が、高速，高分解能，高精度での調整可能とし、高速の
微調整用自動アライメントに使用する。

【０１４０】水平導光管29とアニュラス用レーザー施工
装置73とのレーザー伝送は、一旦水中を介して行う構成
とし、水平導光管29のレーザー出口側の平板ガラス56ｂ
とアニュラス用レーザー施工装置73のレーザー入口の平
板ガラス90とは光軸を一致させ、互いに対面するように
旋回台車27上の伸縮台48上に固定させる。

【０１４１】伸縮台48はスライド機構30によって炉心中
心から半径方向に遠隔操作でスライドできるようにす
る。実施の形態では、スライド機構30をリニアガイド4
9，モータ59，ボールネジ60で実現する。

【０１４２】伸縮台48には、アニュラス用レーザー施工
装置73の位置決め用位置決めピン52と、アニュラス用レ
ーザー施工装置73を設置後にこれを固定するためのクラ
ンプ機構31を備えている。また、水平導光管29のレーザ
ー出口付近は伸縮自在の蛇腹管50で構成されており、エ
アーシリンダ47により前記レーザー出口はスライド可能
であり、アニュラス用レーザー施工装置73を設置作業中
に一時水平導光管29のレーザー出口を避難させることが
可能である。

【０１４３】図５は本発明の請求項６の実施の形態で、
請求項１で説明した支柱20を移動式とした場合の構造を
示した図である。平板状支柱20の両側には車輪21が取付
けられており、この移動式支柱20をオペレーションフロ
ア１上に仮設したレール22上に設置し、この移動式支柱
20上に、自動アライメント装置やポジションセンサ（Ｐ
ＳＤ）（図示せず）などを含むレーザー発振器70と、電
源装置71，導光管25，移動式反射ミラーボックス24など
を搭載する。なお、オペレーションフロア１上には制御
盤72を設置する。

【０１４４】支柱20の中央には、移動式反射ミラーボッ
クス24が搭載されている。この移動式反射ミラーボック
ス24は、図１に示したように車輪58が取付けられてレー
ル23上に載っており任意に移動可能で位置調整が可能と
し、前記導光管25を接続している。この導光管25は、一
部が蛇腹管構造となっており、移動式反射ミラーボック
ス24の位置調整を可能とする。

【０１４５】移動式反射ミラーボックス24には、遠隔で
の角度の自動調整が可能な自動アライメント機能付きの
90度反射ミラーが内蔵されており、レーザー発振器70か
らのレーザー光を直角に曲げ、炉心に向けて真下へレー
ザー光を落とす構成となっている。

【０１４６】図６は、本発明の請求項７の実施の形態に
おけるアニュラス用レーザー施工装置73を一部断面で示
す鳥瞰図である。アニュラス用レーザー施工装置73には
位置決め用の位置決めピン穴 100があり、旋回台車27の
伸縮台48に付いている位置決めピン52が差し込まれてい
る。さらに旋回台車27のクランプ機構31によりアニュラ
ス用レーザー施工装置73設置後これを固定している。

【０１４７】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラーが
内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光
を垂直に下がった導光管101 へ約90度曲げている。

【０１４８】導光管101 は長尺の２段の中空シリンダ形
状のパイプで、その先端にレーザー投射ヘッド102 、固
定部103 を装備し、その外形はジェットポンプ108 のデ
ィフューザ106 を通過可能な寸法とする。図７（ａ）に
示すように、導光管101 にはボールネジ104 およびモー
タ105 が取付けられ、これらによって遠隔操作で伸縮自
在となっている。

【０１４９】図７（ａ），（ｂ）は、本発明の請求項８
の実施の形態である。導光管101 とレーザー投射ヘッド
102 との間にはゴムなど弾性薄膜を素材とした中空袋状
の固定部103 が設けられており、固定部103 には図示は
してないが圧力ホースが接続されており、圧力ホースは
図１に示すオペレーションフロア１まで伸びており、地
上側の制御盤空圧回路へ接続されている。

【０１５０】図８は、本発明の請求項９の実施の形態で
ある。本実施の形態では、固定部103 をリンク機構110
，パッド111 および液圧シリンダ112 から構成する。
図９は、本発明の請求項10のアニュラスようレーザー施
工装置73の実施の形態である。アニュラス用レーザー施
工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100があり、
旋回台車27の伸縮台48に付いている位置決めピン52が差
し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ機構31に
よりアニュラス用レーザー施工装置73を設置後、これを
固定している。

【０１５１】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラーが
内蔵されており、旋回台車27から伝送されたレーザー光
を垂直に下がった回転式導光管120 へ約90度曲げてい
る。回転式導光管120 の下端は、ディフューザ106 の上
端穴に着座する形状となっている。

【０１５２】ライザーブラケット107 から下方の回転式
導光管120 の下部に施工アーム121が接続されており、
回転式導光管120 と施工アーム121 は接続機構 122ａ，
122ｂにより遠隔で着脱可能となっている。施工アーム
121 の下端に短尺アーム132を介してレーザー投射ヘッ
ド102 が取付けられている。

【０１５３】図10に、本発明の請求項11，12の具体的構
造を示す。回転式導光管120 の下端には、着座部123 が
あり、着座部123 は、ベアリング 124ａ，クランプ機構
129，Ｏリング 126ａ，モータ127 で構成され、モータ1
27 の回転で着座部123 の上方に設けた中間導光管 120
ａが回転自在となっている。

【０１５４】中間導光管 120ａは、電動式反射ミラー12
5 と平板ガラス130 と、接続機構 122ａとベアリング 1
24ｂ，Ｏリング 126ｂから構成され導光管120 の下部が
回転自在となっている。回転式導光管120 の上にも、電
動式反射ミラー128 （図示せず）が設けられており、旋
回台車27から伝送されてきたレーザー光を一度下へ曲
げ、回転導光管20を通過させ、下の反射ミラー125 で接
続機構 122ａの接続窓の平板ガラス130 へ曲げる構成と
なっている。

【０１５５】施工アーム121 は、接続機構 122ａ，伸縮
導光管131 ，空圧シリンダ134 およびレーザー投射ヘッ
ド102 とから構成される。伸縮導光管131 には、空圧ピ
ストン132 とボールネジ104 およびモータ105 が取付け
られている。

【０１５６】図11は、請求項11，12の実施の形態の補足
説明として接続機構 122ａ付近の構成図である。回転式
導光管120 側の接続機構 122ａは、接続台136 ，位置決
めピン137 ，電磁チャック138 ，平板ガラス130 ，水ジ
ェットノズル131 から構成される。また、施工アーム12
1 側の接続機構 122ｂは、前記位置決めピン137 と填め
合う位置決めピン穴140 ，平板ガラス141 ，水ジェット
ノズル142 （図示せず）から構成される。

【０１５７】図12は、請求項13，15のアニュラス用レー
ザー施工装置73の実施の形態である。アニュラス用レー
ザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100 が
あり、旋回台車27の伸縮台48に付いている位置決めピン
52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ機
構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後これ
を固定している。

【０１５８】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラー
（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送さ
れたレーザー光を垂直に下がった導光管150 へ約90度曲
げている。

【０１５９】この導光管150 の約1.5mほど下がった箇所
に請求項15の実施の形態である関節式導光管部151 が設
けられており、空圧ピストン152 と平行リンク機構153
の動きに応じて光軸を任意の距離にオフセットできる構
成となっている。関節式導光管151 の下方に、挿入マス
ト161 およびレーザー投射ヘッド162 が設けられてい
る。

【０１６０】関節式導光管151 の詳細図を図13に示す。
この導光管151 は４つの90度反射ミラー157 で構成さ
れ、そのうちの２つ、すなわち２つ目の関節軸 151ｂと
３番目の関節軸 151ｃが回転軸で、ベアリング154 ，Ｏ
リング155 によって回転自在となっている。

【０１６１】この実施の形態では、レーザー光の光軸調
整用の自動アライメント装置のために光軸のずれを検出
する仕掛けとして、レトロリフレクタ156 を最初の関節
151ａに挿入する。このためこの関節中の反射ミラー15
7 はハーフミラーとする。

【０１６２】最初の関節軸 151ａの回転軸中心は、平行
リンク機構153 の固定側ベース 153ａのリンク中心線15
8 と一致させ、３つ目の関節軸 151ｃの回転軸中心は、
平行リンク機構153 の移動側ベース 153ｂのリンク中心
線159 と一致させ、前記平行リンク機構153 の動きに合
わせて関節式導光管151 が曲がるようにする。

【０１６３】以上の平行リンク機構153 と関節式導光管
151 とにより、シュラウド上部胴６ａとシュラウド中間
部胴６ｂとの境の下側に回り込むことができるので、こ
の部分を総称してシュラウド中間部胴回り込み機構160
と称する。

【０１６４】移動側ベース 153ｂには、挿入マスト161
が接続されて、上端は前記導光管 151ｄと結合してい
る。挿入マスト161 の先端にはレーザー投射ヘッド162
が接続されている。

【０１６５】この２つの部分は、水平断面が幅約 100m
m、奥行約50mm程度で構成することを特徴とし、プール
上から垂直に降ろしてアニュラス炉内へ挿入する際に、
給水スパージャ（図示せず），トラジェッションピース
170 ，ライザー管171 ，ライザーブレースアーム172 ，
シュラウドヘッドボルトブラケット（図示せず），ライ
ザーブラケット173 ，ジェットポンプブラケット174 と
の間隙を通過できることを実現する。なお、図12中符号
176 はライザーエルボ、177 はバッフルプレートであ
る。

【０１６６】図14に請求項14，15の発明の挿入マスト16
1 の具体的な実施の形態を示す。挿入マスト161 はアニ
ュラス部において、ジェットポンプ173 とシュラウド胴
６との隙間を通過できる形状とし、ライザーブレースア
ーム172 や、ライザーブラケット173 などとの間隙に合
わせ、部分的に厚みを増減する。

【０１６７】これに合わせ内部の導光管175 は、光軸に
対しやや傾けた平板ガラス163 により奥行方向に光軸を
ずらし、各厚みにおいて効率よく導光管175 の半径を最
大に取れるようにする。レーザー投射ヘッド162 の電気
ケーブルや空圧ホースもこの導光管175 に沿って、挿入
マスト161 内に組み込む構造とする。

【０１６８】図15に請求項16，17の発明のアニュラス用
レーザー施工装置の実施の形態を示す。アニュラス用レ
ーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100
があり、旋回台車27の伸縮台48に付いている位置決めピ
ン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ
機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置後こ
れを固定している。

【０１６９】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラー（図
示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送された
レーザー光を垂直に下がった導光管150 へ約90度曲げて
いる。この導光管150 の先は、垂直多関節アーム180 に
なっている。

【０１７０】垂直多関節アーム180 は、図15（ｂ）に示
すように内部が空洞となっており、レーザー光が通過で
き、１関節は、９０度反射ミラー 181ａ， 181ｂを２
つ、この２つの反射ミラー間の導光管182 をねじる機
構、すなわち、ベアリング183 ，Ｏリング184 ，モータ
185 で構成されている。

【０１７１】図16に請求項18，19の発明のアニュラス用
レーザー施工装置の実施の形態を示す。アニュラス用レ
ーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100
があり旋回台車27の伸縮台48についている位置決めピン
52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクランプ機
構31によりアニュラス用レーザー施工装置73を設置した
後にこれを固定している。

【０１７２】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラー
（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送さ
れたレーザー光を垂直に下がった導光管150 へ約90度曲
げている。この導光管150 の先は、水平多関節アーム19
0 になっている。

【０１７３】水平多関節アーム190 は、内部が空洞とな
っており、レーザー光が通過でき、１関節は、90度反射
ミラー 191ａ， 191ｂを２つ、この２つの反射ミラー間
の導光管192 をねじる機構、すなわち、ベアリング193
，Ｏリング194 ，中空モータ195 で構成する。この水
平多関節アーム190 の各関節はいずれも同じ部品で構成
する。

【０１７４】図17に請求項20の発明のアニュラス用レー
ザー施工装置の実施の形態を示す。アニュラス用レーザ
ー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴100 があ
り、旋回台車27の伸縮台48に付いている位置決めピン52
が差し込まれている。旋回台車27のクランプ機構31によ
りアニュラス用レーザー施工装置73設置後これを固定し
ている。

【０１７５】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラー
（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送さ
れたレーザー光を垂直に下がった導光管150 へ約90度曲
げている。このアニュラス用レーザー施工装置73は、伸
縮可能な多段式導光管マスト200 と、ライザーブレース
アーム172 と、ライザー管171 との溶接部位を施工する
走査機構201 とで構成する。

【０１７６】さらに、図17（ａ）のＡ部を詳細に示す図
17（ｂ）および図18を用いて請求項21の構成の実施の形
態を述べる。図17（ｂ）に示すように、多段式導光管マ
スト200 は、主にボールネジ202 ，モータ203 ，中空シ
リンダ形状の導光管204 ，Ｏリング205 から構成され
る。

【０１７７】多段式導光管マスト200 の末端は、電動式
反射ミラー206 が内蔵され、側面には、左右に平板ガラ
スで仕切られたレーザー透過窓 207ａ， 207ｂが設けら
れ、このレーザー透過窓 207ａ， 207ｂの外周囲には水
ジェットノズル208 が取り付けられている。前記電動式
反射ミラー206 により、レーザー光はレーザー透過窓20
7ａあるいは 207ｂを通過して一度水中を伝播してレー
ザー走査機構201 へ伝送される。

【０１７８】図18（ａ）〜（ｂ）にさらに前記のレーザ
ー走査機構201 の構成の実施の形態を詳細に示す。請求
項21記載の多段式の導光管マスト200 の先端には図18
（ｃ）に示すようにレーザー走査機構201 が固定されて
いる。導光管マスト200 とレーザー走査機構201 間のレ
ーザー光は図18（ｄ）に示すように一旦水中を伝播して
伝送する。

【０１７９】すなわち、多段式の導光管マスト200 の下
端部には図18（ｃ）に示すように電動式反射ミラー206
があり、電動遠隔で、反射ミラー206 の傾きを変えるこ
とでレーザー反射方向は、180 度左右反転し（炉心方向
と炉壁方向）、レーザー透過窓 207ａ、あるいは 207ｂ
へ投射可能な構成とする。レーザー走査機構201 の入射
口 210ａ、あるいは 210ｂが導光管マスト200 からのレ
ーザー光の受け側である。

【０１８０】レーザー投射ヘッドは、キャリッジ211 上
にあり、かつキャリッジ211 上において水平方向に90度
回転可能なように回転機構212 で接続されている。回転
機構212 の詳細な省略する。

【０１８１】このキャリッジ211 のベース213 は多段式
導光管マスト200 の下端に結合され、ベース213 には、
主にボールネジ214 ，リニアガイド215 ，モータ216 か
ら構成され、キャリッジ211 を上下にスライドするため
の昇降機構217 があり、同様にして、キャリッジ211 に
は、主にボールネジ224 ，リニアガイド225 ，モータ22
6 から構成され、レーザー走査機構201 を左右にスライ
ドするためのスライド機構226 がある。

【０１８２】レーザー走査機構201 の入射口は平板ガラ
ス 210ａ、および 210ｂで仕切られ、その外側には水ジ
ェットノズル230 がある。また、その内側には電動遠隔
でミラー角度が変えられる電動式反射ミラー231 があ
り、入射口が左右の（ 210ａの炉心方向と 210ｂの炉壁
方向）どちらにも対応可能となっている。

【０１８３】レーザー投射機構201 の中央部は、図18
（ａ）に示すようにリニアガイド232，ボールネジ233
，サーボモータ234 ，Ｏリング235 等から構成される
遠隔電動での伸縮走査駆動が可能な伸縮導光管236 をな
し、その末端には集光レンズ237，90度反射ミラー238
がある。

【０１８４】この反射ミラー238 は、両軸タイプのサー
ボモータ239 で回転軸に固定され、内部で反射向きが 3
60度回転可能とし、円筒ガラス240 を通して外部へレー
ザー光を投射する。このサーボモータ239 の反対軸はレ
ーザー投射ヘッド252 の末端から突き出し、水ノズル24
1 ，242 が固定されている。

【０１８５】図19は本発明の請求項22記載のアニュラス
用レーザー施工装置73の実施の形態である。アニュラス
用レーザー施工装置73には位置決め用の位置決めピン穴
100があり、旋回台車27の伸縮台48についている位置決
めピン52が差し込まれている。さらに旋回台車27のクラ
ンプ機構31によりアニュラス用レーザー施工装置73設置
後これを固定している。

【０１８６】アニュラス用レーザー施工装置73の上端の
ケースには、遠隔で角度調整が可能な電動反射ミラー
（図示せず）が内蔵されており、旋回台車27から伝送さ
れたレーザー光を垂直に下がった導光管251 へ約90度曲
げている。導光管251 は長尺の多段の中空シリンダ形状
のパイプでその先端にレーザー投射ヘッド252 ，固定部
253 を装備し、その外形は、ライザー管256 を通過可能
な寸法とする。導光管251 は、図示してないがボールネ
ジ254 ，モータ255 によって、遠隔操作で伸縮自在とな
っている。

【０１８７】図20は、本発明の請求項23の実施の形態で
ある。導光管251 とレーザー投射ヘッド252 との間には
ゴムなど弾性薄膜を素材とした中空袋状の固定部253 が
あり、図示はしていないが、圧力ホースが接続されてお
り、圧力ホースはオペレーションフロア１まで伸びてお
り、地上側の制御盤空圧回路へ接続されている。

【０１８８】図21は、本発明の請求項24の実施の形態で
ある。本実施の形態では、導光管251 の下部に設ける固
定部253 をリンク機構260 ，パッド261 および液圧シリ
ンダ262 から構成する。

【０１８９】図22は、請求項25記載のレーザー投射ヘッ
ド102 の機構構成の実施の形態を説明する図である。主
に集光レンズユニット270 ，スキャン反射ミラー271 ，
揺動スキャン機構272 ，ステップ直動機構273 ，水平ス
キャン機構295 ，焦点距離調整機構274 ，施工面ごみ除
去装置275 ，３つの小型マイクロフォン276 ，ハーフミ
ラー277 とレトロリフレクタ278 ，監視用カメラ279 か
ら構成される。

【０１９０】ステップ直動機構273 は、ヘッドの光学系
全体が上下にステップ移動可能なように、主にリニアガ
イド281 ，ボールネジ282 ，ギヤ283 ，ＡＣサーボモー
タ284 から構成し、集光レンズユニット270 は、主にリ
ニアガイド285 ，ボールネジ286 ，超音波モータ287 か
ら構成される焦点距離調整機構274 と集光レンズ290か
ら構成される。

【０１９１】揺動スキャン機構272 は、反射ミラー271
がレーザー入射光の光軸廻りに揺動回転可能なように、
主に軸受け291 ，ギヤ292 ，超音波モータ293 から構成
し、焦点調整機構274 と揺動スキャン機構272 全体が左
右にステップ移動できるように水平スキャン機構295 が
あり、これはリニアガイド296 、ボールネジ（図示せ
ず），タイミングベルト298 およびモータ299 から主に
構成する。

【０１９２】図23は、請求項26記載のレーザー投射ヘッ
ド102 の機構構成の実施の形態を説明する図である。主
に集光レンズユニット300 ，スキャン用反射ミラー301
，揺動スキャン機構302 ，伸縮導光管機構303 、焦点
距離調整機構304 ，施工面ごみ除去装置306 ，３つの小
型マイクロフォン307 ，監視用カメラ308 から構成され
る。

【０１９３】伸縮導光管機構303 は、２枚の平板ガラス
310 ，311 、リニアポジションセンサ312 、Ｏリング31
3 、ピストン機構状の導光管314 ，復帰バネ315 ，空圧
チューブ316 などから構成される。

【０１９４】集光レンズユニット300 は、平行キー320
，ボールネジ321 ，超音波モータ322 などから構成さ
れる焦点距離調整機構304 と集光レンズ324 から構成さ
れる。揺動スキャン機構302 は、反射ミラー301 がレー
ザー入射光の光軸と直角でかつミラー面を含む軸方向に
揺動回転軸を固定した軸受け325 ，超音波モータ326 ，
レゾルバ327 などから主に構成される。

【０１９５】図24は、請求項27記載のレーザー投射ヘッ
ド102 の実施の形態を説明する図である。本レーザー投
射ヘッド102 は、主に集光レンズユニット340 ，集光レ
ンズ回転機構341 ，スキャン用反射ミラー342 ，伸縮導
光管機構343 ，焦点距離調整機構344 ，水平スキャン機
構345 ，施工面ごみ除去装置346 ，３つの小型マイクロ
フォン347 ，監視用カメラ348 から構成される。

【０１９６】レーザー投射ヘッド102 の光学系の構成を
以下に述べる。伸縮導光管機構343は、２枚の平板ガラ
ス350 ，351 と、中空ピストン状の導光管352 ，Ｏリン
グ353 ，リニアポジションセンサ354 ，復帰バネ355 ，
空圧チューブ356 から構成する。

【０１９７】集光レンズユニット340 は、集光レンズ回
転機構341 と焦点距離調整機構344とから構成され、集
光レンズ回転機構341 は、軸受け360 ，超音波モータ36
1 ，集光レンズ362 から構成され、集光レンズ362 中心
をレンズの回転軸に対しわざと偏心させて組立てる。

【０１９８】焦点距離調整機構344 は、焦点距離が遠隔
で増減調整可能とする平行キー363，ボールネジ364 ，
超音波モータ365 などから主に構成する。水平スキャン
機構345 は、反射ミラー342 が前記集光レンズ回転機構
341 の回転軸と同軸廻りに回転走査可能とする回転軸受
け370 ，ＡＣサーボモータ371 ，レゾルバ372 などから
主に構成する。

【０１９９】図25（ａ），（ｂ）は、請求項28記載のレ
ーザー投射ヘッド102 の実施の形態を説明する図で、図
25（ｂ）は図25（ａ）におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ
−Ｃ′断面を連続的に示している。

【０２００】レーザー投射ヘッド102 は、スキャンモジ
ュール390 と複数の関節モジュール391 とベースモジュ
ール392 から構成される。この実施の形態では関節モジ
ュール391 を１つで示す。

【０２０１】スキャンモジュール390 は、主に集光レン
ズユニット380 ，焦点距離調整機構381 ，スキャン用反
射ミラー382 ，スキャン機構383 ，施工面ごみ除去装置
384，３つの小型マイクロフォン385 ，監視用カメラ386
で構成する。関節モジュール391 はいずれも同じ機構
で構成され、１モジュールに中継ミラー機構393 と伸縮
機構394 と曲げ機構395 の２つの関節自由度を有する関
節モジュールで構成する。

【０２０２】ベースモジュール392 は、施工マストの導
光管と接続する部分のモジュールで、図示はしていない
がハーフ反射，偏光フィルター，レトロリフレクタなど
からなる自動アライメント用の参照光の反射光路と平板
ガラスや水ジェットノズルからなる仕切り板と、反射ミ
ラー396 ，中継ミラー機構393 と伸縮機構394 から構成
する。

【０２０３】図26は、請求項29記載の制御盤の構成を示
す制御システム全体のブロック回路である。制御盤400
は、信号処理回路401 ，制御ドライバー402 ，計算機40
3 ，表示装置404 ，入力装置405 ，レーザー発振器指令
入出力回路406 ，音響信号分析ユニット407 から主に構
成し、音響信号分析ユニット407 は、複数の小型マイク
ロフォンからの音響信号を処理する入力回路410 ，増幅
アンプ411 ，周波数フィルター412 などからなる信号前
処理回路413 ，Ａ／Ｄ変換回路414 ，施工時の施工ポイ
ント位置計測や施工状態量や施工異常の判定などを演算
処理するプログラム計算処理回路415 から構成する。

【０２０４】請求項30で請求する音響信号分析ユニット
のハード構成実施の形態は、すでに図16に示した。さら
に動作原理の具体例を図27を引用して以下に述べる。一
般に、レーザー光により金属溶接部の応力改善のための
レーザーピーニング施工や、表面改質のためのレーザー
照射では、あるパターン化した音が発生する。この音デ
ータから以下のような施工状態の情報を得ることができ
る。

【０２０５】例えば、レーザーピーンニグとは、一瞬に
高出力のパルス状のレーザー光を水中において金属表面
に当て、その光エネルギーで表面の金属がプラズマ化す
る時に発生する圧力波で金属表面の残留応力を引張りか
ら圧縮に変える技術であるが、このプラズマ発生時に、
その集光点から発生する音の時間計測をイメージ化する
と図27のようになる。

【０２０６】この音の発生パターンの相似性を分析する
ことで同じ音が各マイクロフォンに採取された時間を知
ることができる。光の伝播時間は音の伝播時間に比べ無
視できるので、一定のパターンでレーザー光を打った場
合、レーザー光がピークに達した時刻からマイクロフォ
ンで音を採取した時刻までの時間が、その音が発生ポイ
ントから各マイクロフォンまでに到達した伝播時間とみ
なすことができる。

【０２０７】例えば図27のような音のパターンの場合
は、採取した音響信号には集光ポイントからするどいピ
ーク音が見られ、このピーク音の発生時刻を各々のマイ
クロフォン毎に計測し、レーザー光を発射した時刻から
の経過時間に置き換える。

【０２０８】この経過時間は、光の伝播時間は音の伝播
時間に比べ無視できるので、集光点から各マイクロフォ
ンに到達した音の伝播時間とみなすことが可能で、この
時間を音の伝播速度で割り、各マイクロフォンから集光
点までの距離を算出することができる。さらに、３点以
上の距離データから３点測量の原理で音発生の３次元位
置を計算することができる。

【０２０９】施工状態量の計測は、例えば、前記衝撃音
のピークレベルとピーク音の周波数分布からレーザー光
のエネルギーレベル，照射点への入光状態を定量的に分
析，計測するものである。例えば、レーザーピーニング
の場合では、レーザーエネルギーが高いとピークレベル
が高くなり、この相関関係から施工時の入光エネルギー
を検出することが可能である。なお、これは単数のマイ
クロフォンの信号からでも計測分析が可能である。

【０２１０】また、施工異常診断は、レーザー光が施工
対象（金属表面）の手前で集光し、うまくエネルギーが
吸収されない場合や、レーザー光の光路上にゴミなどの
浮遊物が存在して集光点手前でエネルギーが減衰する場
合は、ピーク音の手前でノイズが発生する現象を利用し
た手法であり、これも単数のマイクロフォンで信号から
計測分析が可能である。

【０２１１】これらの施工音分析データを基にレーザー
焦点位置の調整やレーザー光の発振器制御へのフィード
バック制御や、異常時の対応などのインターロック制御
を行う。

【０２１２】図28（ａ）〜（ｄ）は、請求項31記載の方
法による施工面ごみ除去装置450 の実施の形態を説明す
る図である。すなわち、レーザー照射ヘッド102 付近に
取付けた水ジェットノズル451 と、このノズル451 から
加圧給水ユニット452 までをつなぐ接続ホース453 と、
加圧給水ユニット452 ，フィルター454 とから構成す
る。

【０２１３】図29（ａ）〜（ｄ）は、請求項32記載の方
法による施工面ごみ除去装置460 の実施の形態を説明す
る図である。すなわち、レーザー照射ヘッド102 付近に
取付けた吸い込みノズル461 と、このノズル461 から吸
い込みポンプユニット462 までをつなぐ接続ホース463
と、吸い込みポンプユニット462 ，フィルター464 から
構成する。

【０２１４】図30（ａ），（ｂ）は、請求項33記載の施
工面ごみ除去装置470 の実施の形態を説明する図であ
る。すなわち、レーザー照射ヘッド102 付近に取付け
た、水ジェットノズル471 と吸い込みノズル472 と、こ
れらのノズルから加圧給水ユニット473 と吸い込みポン
プユニット474 をつなぐ接続ホース 475ａ， 475ｂと、
加圧給水ユニット476 ，吸い込みポンプユニット477 ，
フィルター478 から構成する。

【０２１５】図31（ａ）〜（ｄ）は、請求項34記載の具
体例を示す図である。レーザー照射ヘッド102 付近にモ
ータ481 ，スクリュー482 ，フィルター483 からなる水
流発生装置480 を内蔵し、レーザー照射ヘッド102 付近
に取付けた水ジェットノズル451 を取付け、前記水流発
生器480 と水ジェットノズル451 間をホースを使用せず
直接接続した構成とする。

【０２１６】図32（ａ）〜（ｄ）は、請求項35記載の具
体例を示す図である。レーザー照射ヘッド102 付近にモ
ータ491 ，スクリュー492 ，フィルタ493 からなる水流
発生装置490 を内蔵し、レーザー照射ヘッド102 付近に
取付けた吸い込みノズル461を取付け、前記水流発生器4
90 と吸い込みノズル461 間をホースを使用せず直接接
続した構成とする。

【０２１７】図33（ａ），（ｂ）は、レーザー照射ヘッ
ド102 付近にモータ501 ，スクリュー502 ，フィルタ50
3 からなる水流発生装置500 を内蔵し、レーザー照射ヘ
ッド102 付近に取付けた水ジェットノズル504 と吸い込
みノズル505 を取付け、前記水流発生器500 と各ノズル
504 ，505 間をホースを使用せず直接接続した構成とす
る。

【０２１８】図34（ａ），（ｂ）は、請求項37記載の水
中プロペラ510 の具体的な構成を示す図である。本装置
は、アニュラス用レーザー施工装置73の先端付近にスク
リュー511 とスクリューに組み込み式のモータ512 から
構成される水中プロペラ510を取付ける。図35は、レー
ザー投射ヘッド102 に請求項38記載のジャイロモータ52
0 を搭載した具体例である。

【０２１９】図36（ａ），（ｂ）は、請求項39記載のレ
ーザー発振器70と旋回台車27の具体的な構成を示す図で
ある。レーザー発振器70は図36（ｂ）に示すように耐水
圧容器530 内に収納され、旋回台車27のベース上に設置
される。自動アライメントによる光軸調整用の電動式反
射ミラー53，54は光軸を水平に曲げるようにレイアウト
を変更する。

【０２２０】したがって、レーザー発振器70の光軸と旋
回台車27上の水平導光管29の光軸は90度交差するように
レーザー発振器70を配置し、レーザー発振器70からの投
射口540 と水平導光管29に接続するミラー53，54を内蔵
するケース533 のレーザー受け口542 とはフランジ531
で接合し、ゴムパッキン532 でシールする。

【０２２１】図37（ａ），（ｂ）は、請求項39記載のレ
ーザー発振器70を旋回台車27から遠隔分離可能とするた
めの請求項40記載の遠隔着脱システムの具体的な構成を
示す図である。

【０２２２】レーザー発振器70からの投射口540 は平板
ガラス541 で仕切り、旋回台車27の水平導光管29のレー
ザー受け口542 も平板ガラス543 で仕切る。各仕切りの
平板ガラス541 ，543 の端面には水ジェットノズル 544
ａ， 544ｂ（図示せず）を配置する。

【０２２３】また、４つの位置決めピン穴545 をレーザ
ー発振器70のベース547 に、同数の位置決めピン546 を
旋回台車27に設け、各々が嵌め合い位置決めが可能とな
るようにする。ベース547 の下には防振ゴム548 （図示
せず）を張り付ける。

【０２２４】旋回台車27に旋回台車70のロック機構549
としてトグルクランプ550 を設け、レーザー発振器70の
ベース547 を固定するようにする。このトグルクランプ
550は、操作ポール等で引っ掛け、原子炉プール上から
遠隔手動で動作可能なように取っ手551 を取付ける。

【０２２５】図38は、請求項41記載のシュラウド内のレ
ーザー光による予防保全・補修作業用装置へ本発明のレ
ーザー光伝送システムを応用，流量する方法を具体化し
た例の説明図である。

【０２２６】旋回台車27のベース560 は馬蹄形の形状と
し、水平導光管29からのレーザー光をこの馬蹄形の空洞
を介してシュラウド胴６の内側へ垂直に落とすことが可
能な構造とする。アニュラス用レーザー施工装置73の代
わりに、シュラウド内施工用の中継ボックス561 を旋回
台車72に載せ、所定の位置のクランプ機構31により固定
する。

【０２２７】中継ボックス561 の位置決めは、アニュラ
ス用レーザー施工装置の位置決めに使用した位置決めピ
ン52を流用し、中継ボックス561 に位置決めピン穴562
を設ける。中継ボックス561 は、電動によりミラー角度
が遠隔調整可能な電動式反射ミラー563 ，平板ガラス56
4 ，565 ，乾燥ガスのパージ用圧力チューブ566 （図示
せず），各平板ガラスの外側周囲に水ジェットノズル 5
67ａ， 567ｂから構成する。

【０２２８】つぎに、実施の形態の作用について説明す
る。最初に本システムの炉内への設置手順，方法につい
て以下に説明する。まず、原子炉圧力容器内へ旋回台車
27を降ろし、上部格子板３の中央格子に旋回台車クラン
プ機構33を挿入し同時に、スライド機構30の車輪32をシ
ュラウド胴６の上部リング４上に載せる。その後、旋回
台車クランプ機構33を動作して上部格子板３の格子にロ
ックし、同時に、ガイドローラ46を上部リング４上のス
カート５の内側面に押し当て、旋回台車27をシュラウド
胴６上に設置する。

【０２２９】つぎに、原子炉プール上に炉心を跨ぐよう
にして支柱20を設置する。設置の方法は、図１に示した
ように支柱20を天井クレーンで吊り降ろし、直接路上に
移動，設置する方法と、支柱20をオペレーションフロア
１上にあるレール22を利用し、一度、オペレーションフ
ロア１上で組み立てた後、横行させて炉心上に移動させ
る方法もある。

【０２３０】この支柱20から多段組立て式の導光管マス
ト26を下段から順次組立て、約16ｍの長尺マストにす
る。この組立ては、フランジ継ぎ手構造とし、Ｏリング
等でシールし、ボルト65，ナット66で結合する。なお、
下段のマスト端面には平板ガラス55で仕切られており、
最上段マストの末端には反射ミラー60が取付けられてい
る。

【０２３１】これを組み立て後、天井マストで吊り上
げ、旋回台車27の旋回機構28の回転中心部へ移動、導光
管ガイド34の嵌合部へ挿入、位置決めする。この時、同
時に導光管マスト26の上端を支柱20の移動反射ミラーボ
ックス24上に着座させる。

【０２３２】すなわち、導光管マスト25の荷重は移動反
射ミラーボックス24で受けるようにする。移動反射ミラ
ーボックス24は、ローラやリニアガイド等で移動可能と
することで、導光管マスト26の上下の芯ずれを吸収する
ことができる。

【０２３３】支柱20の炉心に他方、取り付け時の取り付
け誤差は、レーザー光は各要素毎の導光管内部の反射ミ
ラーの角度修正用モータでミラー角度の微調整を自動調
整することにより修正可能であり、ラフな取り付け精度
でレーザー光の伝達が実現でき、作業性を容易にしてい
る。

【０２３４】設置後は、旋回台車の旋回機構27の機能に
よりアニュラス用レーザー施工装置73をシュラウド胴廻
りに沿って360 度回すことが可能である。アニュラス用
レーザー施工装置73は、旋回台車27のスライド機構30に
より、炉心半径方向に位置決め微調整が可能で、前記旋
回機構30とスライド機構30との組み合わせによりシュラ
ウド胴６の周囲の任意位置にアニュラス用レーザー施工
装置73を位置決めすることができる。

【０２３５】また、各導光管の幾つかの反射ミラーは電
動式ミラーで、光路の修正，制御が遠隔で可能であり、
長距離の伝送を可能としている。さらに、各導光管の遠
隔接続部は、平板ガラスで仕切られ、簡単に分離，組立
てが可能としている。これを水中で実現するため、各平
板ガラスには、気泡発生を防止するための、水ジェット
ノズルを取り付け、内部の結露防止対策として、導光管
内部へ乾き空気を送る機構を付加している。

【０２３６】この光路の修正は、アニュラス部レーザー
施工装置73やレーザー投射ヘッド102 などの導光管途中
のレトロリフレクタで反射された参照光で位置ずれを認
識し、自動的に実施される。なお、各レトロリフレクタ
からの参照光を分光するため、各レトロリフレクタには
偏光フィルターが組み込まれており、各参照光を各々区
別可能とする。

【０２３７】また、超音波マイクロフォンからの音響分
析により、施工中の状態をモニタ可能であり、特に焦点
合わせの制御、集光エネルギーの強度判定、集光点の位
置の計測など、施工管理に重要な情報をリアルタイムで
計測することが可能となる。なお、施工中に発生する気
泡やゴミの施工点のレーザー光路から排除するため、水
ジェットノズルによる施工面ごみ除去装置をレーザー光
路上に設置する。施工中のヘッド先端の位置を固定する
ための工夫として、水中ファンやジャイロモータを設け
ることもできる。

【０２３８】図36に示したように、レーザー発振器70を
耐水圧容器530 に入れ、旋回台車上に載せ、原子炉プー
ル上から旋回台車までの長尺の導光管を不要とする。ま
た、図37のような構成とすることにより、このレーザー
発振器70を内蔵する耐水圧容器530 を旋回台車に固定し
ているロック機構を遠隔手動で操作ポール等を用いて外
したり、ロックしたりできるようになり、施工中、レー
ザー発振器ののみを単独で炉外へ出して調整，修理をし
たり、旋回台車等を炉内へ設置後、後からレーザー発振
器70を設置したりできるようになる。

【０２３９】図38のような構成することにより、レーザ
ー光をシュラウド内部へ落とすことが可能となり、シュ
ラウド胴６の内側を施工する各種作業装置へ効率よくレ
ーザー光を伝送することが実現できる。

【０２４０】

【発明の効果】本発明によれば、レーザー光の伝送経路
を、多段式の長尺マストの導光管，シュラウド上部に設
けられている上部格子板に設置した旋回台車および各種
アニュラス用レーザー施工装置に３分割することで柔軟
に対応可能となり、かつ、前記マスト部と旋回台車は共
通使用が可能で、効率よく作業場所の変更，移動が可能
となる効果がある。

【０２４１】また、システムの共用化が可能となるた
め、コストの大幅な低減を提供することが可能であり、
レーザー光によるピーニングや溶接などの予防・保全、
補修作業を、構造物の形状が複雑で、狭隘な空間である
アニュラス部への対応が容易となる。

【０２４２】さらに、本発明によれば、自動アライメン
トによる光路修正を行うこと、および反射ミラーを電動
式とし、レトロリフレクタからの参照光により位置ずれ
を自動判定できるようにしたことによって、従来長距離
の伝送が困難と言われていた導光管方式を実現できるよ
うにしている。

【０２４３】また、このレーザー光伝送のシステムは、
旋回台車にオプションの反射ミラーの中継ボックスを設
置することで、シュラウド内施工装置にも応用すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修
装置の請求項１の実施の形態を示す鳥瞰図。

【図２】本発明の請求項２の実施の形態を示す部分断面
図。

【図３】本発明の請求項４の実施の形態を示す縦断面
図。

【図４】本発明の請求項４の実施の形態を示す縦断面
図。

【図５】本発明の請求項６の実施の形態を示す鳥瞰図。

【図６】本発明の請求項７の実施の形態を示す鳥瞰図。

【図７】（ａ）は本発明の請求項８の実施の形態を示す
側面図、（ｂ）は（ａ）のレーザー投射ヘッドを示す縦
断面図。

【図８】本発明の請求項９の実施の形態を示す側面図。

【図９】本発明の請求項10の実施の形態を示す鳥瞰図。

【図１０】本発明の請求項11および12の実施の形態を示
す縦断面図。

【図１１】図10における接続機構近傍を拡大して示す縦
断面図。

【図１２】本発明の請求項13および15の実施の形態にお
けるアニュラス用レーザー装置を示す鳥瞰図。

【図１３】図12における関節式導光管を一部断面で示す
側面図。

【図１４】（ａ）は本発明の請求項14および15の挿入マ
ストを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示
す縦断面図。

【図１５】（ａ）は本発明の請求項16および17の実施の
形態におけるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観
図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。

【図１６】（ａ）は本発明の請求項18および19の実施の
形態におけるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観
図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。

【図１７】（ａ）は本発明の請求項20の実施の形態にお
けるアニュラス用レーザー施工装置を示す鳥観図、
（ｂ）は（ａ）のＡ部を拡大して示す縦断面図。

【図１８】（ａ）は本発明の請求項20のレーザー走査機
構を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の回転機構近傍を示
す側面図、（ｃ）は（ｂ）の立面図、（ｄ）は（ｃ）を
右方向から見た立面図。

【図１９】本発明の請求項22のアニュラス用レーザー施
工装置を示す鳥観図。

【図２０】本発明の請求項23のレーザー投射ヘッドと導
光管との接続関係を一部断面で示す側面図。

【図２１】本発明の請求項24の実施の形態におけるレー
ザー投射ヘッドと導光管との接続関係を示す立面図。

【図２２】本発明の請求項25の実施の形態を一部断面で
概略的に示す立面図。

【図２３】本発明の請求項26の実施の形態を一部断面で
示す立面図。

【図２４】本発明の請求項27の実施の形態を一部断面で
示す立面図。

【図２５】（ａ）は本発明の請求項28の実施の形態を示
す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′
およびＣ−Ｃ′断面を連続的に示す概略断面図。

【図２６】本発明の請求項29の実施の形態の制御システ
ム全体を示すブロック回路図。

【図２７】図26において集光点から発生する音の時間計
測をイメージ化した波形図。

【図２８】（ａ）は本発明の請求項31の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の水ジェット
ノズル近傍を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）の
Ａ−Ａ′矢視断面図。

【図２９】（ａ）は本発明の請求項32の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の水ジェット
ノズル近傍を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）の
Ｂ−Ｂ′矢視断面図。

【図３０】（ａ）は本発明の請求項33の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図。

【図３１】（ａ）は本発明の請求項34の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部の水流
発生装置を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ
−Ａ′矢視断面図。

【図３２】（ａ）は本発明の請求項35の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部の水流
発生装置を拡大して示す縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＢ
−Ｂ′矢視断面図。

【図３３】（ａ）は本発明の請求項36の実施の形態にお
ける施工面ごみ除去装置を一部ブロックで示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の上面図。

【図３４】（ａ）は本発明の請求項37の実施の形態の要
部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。

【図３５】本発明の請求項38の実施の形態の要部を示す
斜視図。

【図３６】（ａ）は本発明の請求項39の実施の形態の要
部を示す鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を矢視方向から
見た一部断面で示す上面図。

【図３７】（ａ）は本発明の請求項40の実施の形態の要
部を示す鳥瞰図、（ｂ）は（ａ）のＡ部を矢視方向から
見た一部断面で示す上面図。

【図３８】本発明の請求項41の実施の形態を一部側面で
示す縦断面図。

【符号の説明】

１…オペレーションフロア、３…上部格子板、４…上部
リング、５…スカート、６…シュラウド胴、６ａ…シュ
ラウド上部胴、６ｂ…シュラウド中間部胴、７…原子炉
プール、20…支柱、21…車輪、22，23…レール、24…移
動式反射ミラーボックス（第１の反射ミラーボック
ス）、25…導光管、26…導光管マスト、27…旋回台車、
28…旋回機構、29…水平導光管、30…スライド機構、31
…クランプ機構、32…車輪、33…旋回台車クランプ機
構、34…導光管ガイド、35…ベアリング、37…給水入口
ライン、38…給水出口ライン、39…エアーシリンダ、40
…リンク、41…パッド、42…ベアリング、43…電動モー
タ、44，45…ギヤ、46…ガイドローラ、47…エアーシリ
ンダ、48…伸縮台、49…リニアガイド、51…スライド機
構、52…位置決めピン、53，54…反射ミラー、55…平板
ガラス、56ａ，56ｂ…平板ガラス、58…車輪、63…多段
組み立て式導光管マスト、64…蝶番、65…ボルト、66…
ナット、67…フランジ、68…Ｏリング、69…レーザー
光、70…レーザー発信器、71…電源装置、72…制御盤、
73…アニュラス用レーザー施工装置、80…導光管、81…
平板ガラス、82…Ｏリング、83…水ノズル、84…空圧コ
ネクタ、85…空圧ホース、86…タップ穴、90…平板ガラ
ス、 100…位置決めピン穴、 101…導光管、 102…レー
ザー投射ヘッド、 103…固定部、 104…ボールネジ、 1
05…モータ、 106…ジェットポンプディフューザ、 107
…ライザーブラケット、 108…ジェットポンプ、 110…
リンク機構、 111…パッド、 112…液圧シリンダ、 120
…回転式導光管、 120ａ…中間導光管、 121…施工アー
ム、 122ａ， 122ｂ…接続機構、 123…着座部、 124
ａ， 124ｂ…ベアリング、 125…電動式反射ミラー、12
6ａ， 126ｂ…Ｏリング、 127…モータ、 128…電動式
反射ミラー、 129…クランプ機構、 130…平板ガラス、
131…水ジェットノズル、 132…アーム、 133…リニア
センサ、 134…中空シリンダ、 135…Ｏリング、 136…
接続台、 137…位置決めピン、 138…電磁チャック、 1
39…回転部、 140…位置決めピン穴、 141…平板ガラ
ス、 142…水ジェットノズル、 150…導光管、 151ａ，
151ｂ， 151ｃ， 151ｄ…関節式導光管部、 152…空圧
ピストン、 153…平行リンク機構、153ａ…固定側ベー
ス、 153ｂ…移動側ベース、 154…ベアリング、 155…
Ｏリング、 156…レトロリフレクタ、 157…反射ミラ
ー、 158…リンク中心線、 159…リンク中心線、 160…
シュラウド中間部胴回り込み機構、 161…挿入マスト、
162…レーザー投射ヘッド、 163…平板ガラス、 170…
トラジェッションピース、 171…ライザー管、 172…ラ
イザーブレースアーム、 173…ライザーブラケット、 1
74…ジェットポンプブラケット、 175…導光管、 176…
ライザーエルボ、177…バッフルプレート、 180…垂直
多関節アーム、 181ａ， 181ｂ…反射ミラー、 182…導
光管、 183…ベアリング、 184…Ｏリング、 185…モー
タ、 190…水平多関節アーム、 191ａ， 191ｂ…反射ミ
ラー、 192…導光管、 193…ベアリング、 194…Ｏリン
グ、 195…モータ、 200…導光管マスト、 201…レーザ
ー走査機構、 202…ボールネジ、 203…モータ、 204…
中空シリンダ形状の導光管、205…Ｏリング、 206…電
動式反射ミラー、 207ａ， 207ｂ…レーザー透過窓、20
8…水ジェットノズル、 210ａ， 210ｂ…入射口、 211
…キャリッジ、 212…回転機構、 213…ベース、 214…
ボールネジ、 215…リニアガイド、 216…モータ、 217
…昇降機構、 224…ボールネジ、 225…リニアガイド、
226…モータ、スライド機構、 230…水ジェットノズ
ル、 231…電動式反射ミラー、 232…リニアガイド、 2
33…ボールネジ、 234…サーボモータ、 235…Ｏリン
グ、 236…伸縮導光管、 237…集光レンズ、 238…90度
反射ミラー、 239…両軸タイプのサーボモータ、 240…
円筒ガラス、 241， 242…水ノズル、 251…導光管、 2
52…レーザー投射ヘッド、 253…固定部、 254…ボール
ネジ、 255…モータ、 256…ライザー管、 260…リンク
機構、 261…パッド、 262…液圧シリンダ、 270…集光
レンズユニット、 271…スキャン用反射ミラー、 272…
揺動スキャン機構、 273…ステップ直動機構、 274…焦
点距離調整機構、 275…施工面ごみ除去装置、 276…小
型マイクロフォン、 277…ハーフミラー、 278…レトロ
リフレクタ、 279…監視用カメラ、 281…リニアガイ
ド、 282…ボールネジ、 283…ギヤ、 284…ＡＣサーボ
モータ、 285…リニアガイド、 286…ボールネジ、 287
…超音波モータ、 290…集光レンズ、 291…軸受け、 2
92…ギヤ、 293…超音波モータ、 294…偏光フィルタ、
295…水平スキャン機構、 296…リニアガイド、 298…
タイミングベルト、 299…モータ、 300…集光レンズユ
ニット、 301…スキャン用反射ミラー、 302…揺動スキ
ャン機構、 303…伸縮導光管機構、 304…焦点距離調整
機構、 306…施工面ごみ除去装置、 307…小型マイクロ
フォン、 308…監視用カメラ、 310， 311…平板ガラ
ス、 312…リニアポジションセンサ、 313…Ｏリング、
314…ピストン機構状の導光管、 315…復帰バネ、 316
…空圧チューブ、 320…平行キー、 321…ボールネジ、
322…超音波モータ、 324…集光レンズ、 325…軸受
け、 326…超音波モータ、 327…レゾルバ、 340…集光
レンズユニット、 341…集光レンズ回転機構、 342…ス
キャン用反射ミラー、 343…伸縮導光管機構、 344…焦
点距離調整機構、 345…水平スキャン機構、 346…施工
面ごみ除去装置、 347…小型マイクロフォン、 348…監
視用カメラ、 350， 351…平板ガラス、 352…中空ピス
トン状の導光管、 353…Ｏリング、 354…リニアポジシ
ョンセンサ、 355…復帰バネ、 356…空圧チューブ、 3
60…軸受け、 361…中空式超音波モータ、 362…集光レ
ンズ、 363…平行キー、 364…ボールネジ、 365…超音
波モータ、 370…回転軸受け、 371…ＡＣサーボモー
タ、 372…レゾルバ、380…集光レンズユニット、 381
…焦点距離調整機構、 382…スキャン用反射ミラー、 3
83…スキャン機構、 384…施工面ごみ除去装置、 385…
小型マイクロフォン、 386…監視用カメラ、 390…スキ
ャンモジュール、 391…関節モジュール、 392…ベース
モジュール、 393…中継ミラー機構、 394…伸縮機構、
395…曲げ機構、 396…反射ミラー、 400…制御盤、 4
01…信号処理回路、 402…制御ドライバー、 403…計算
器、 404…表示装置、 405…入力装置、 406…レーザー
発振器指令入出力回路、 407…音響信号分析ユニット、
410…入力回路、 411…増幅アンプ、 412…周波数フィ
ルタ、 413…信号前処理回路、 414…Ａ／Ｄ変換回路、
415…プログラム計算処理回路、 450…請求項31記載の
方法による施工面ごみ除去装置、 451…水ジェットノズ
ル、 452…加圧給水ユニット、 453…接続ホース、 454
…フィルタ、 460…請求項32記載の方法による施工面ご
み除去装置、461…吸い込みノズル、 461…ノズル、 46
2…吸い込みポンプユニット、 463…接続ホース、 464
…フィルタ、 470…請求項33記載の施工面ごみ除去装
置、 471…水ジェットノズル、 472…吸い込みノズル、
473…加圧給水ユニット、 474…吸い込みポンプユニッ
ト、 475ａ， 475ｂ…接続ホース、 476…加圧給水ユニ
ット、 477…吸い込みポンプユニット、 478…フィル
タ、 480…水流発生装置、 481…モータ、 482…スクリ
ュウ、 483…フィルタ、 484…ホース、 490…水流発生
器、 491…モータ、 492…スクリュウ、 493…フィル
タ、 494…ホース、 500…水流発生器、 501…モータ、
502…スクリュー、 503…フィルタ、 504…水ジェット
ノズル、 505…吸い込みノズル、 506ａ， 506ｂ…ホー
ス、 510…水中プロペラ、 511…スクリュウ、 512…モ
ータ、 520…ジャイロモータ、 530…耐水圧容器、 531
…フランジ、 532…ゴムパッキン、 533…ケース、 540
…投射口、541…平板ガラス、 542…レーザー受け口、
543…平板ガラス、 544ａ， 544ｂ…水ジェットノズ
ル、 545…位置決めピン穴、 546…位置決めピン、 547
…ベース、 548…防振ゴム、 549…ロック機構、 550…
トグルクランプ、 551…取っ手、 560…ベース、 561…
中継ボックス、 562…位置決めピン穴、 563…電動式反
射ミラー、 564， 565…平板ガラス、 566…パージ用圧
力チューブ、 567ａ， 567ｂ…水ジェットノズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 成彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 戸賀沢 裕 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 近藤 允 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 猪鹿倉 尋明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 島村 光明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐藤 能文 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 北島 靖己 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 上原 拓也 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 依田 正樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 落合 誠 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 伊藤 智之 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (41)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレーションフロアまたは原子炉プー
   ルの上方に設置されたレーザー発振器および制御盤と、
   原子炉圧力容器の上方に設けられ前記原子炉プール上を
   跨ぐように設置した支柱と、この支柱に保持され一端が
   前記レーザー発振器の投射口に接続された導光管と、こ
   の導光管の他端に接続された反射角度修正用自動アライ
   メント機構を有する反射ミラーが内蔵された第１の反射
   ミラーボックスと、この第１の反射ミラーボックスに上
   端が接続し、下端が平板ガラスで仕切られ前記反射ミラ
   ーからのレーザー光を前記原子炉圧力容器内へ空間伝送
   するための導光管マストと、この導光管マストの下端に
   上面が接続し少なくとも１個のミラーから構成される角
   度修正用自動アライメント機構を有する第２の反射ミラ
   ーボックスと、この第２の反射ミラーボックスに接続し
   た水平導光管と、この水平導光管を搭載し前記原子炉圧
   力容器内のほぼ中心に回転自在な旋回機能を有するシュ
   ラウド胴上に設置された旋回台車と、この旋回台車と遠
   隔着脱可能な機構を有しかつ前記水平導光管に接続する
   レーザー施工装置とを具備し、前記導光管、前記第１の
   反射ミラーボックス、前記導光管マスト、前記第２の反
   射ミラーボックス、前記水平導光管および前記レーザー
   施工装置の各々の接続部をガラスで仕切りかつ分離可能
   構造としてなることを特徴とする原子炉内構造物の予防
   保全・補修装置。
2. 【請求項２】 前記導光管マスト、旋回台車に搭載され
   た水平導光管、およびアニュラス用レーザー施工装置の
   各導光管結合部の端面は、各々平板ガラスで仕切られて
   単独に閉空間を維持しており、かつ、その前記平板ガラ
   スの液面側を吹き付けるように少なくとも１つの水ノズ
   ルが固定されていることを特徴とする請求項１記載の原
   子炉内構造物の予防保全・補修装置。
3. 【請求項３】 前記導光管マスト、水平導光管およびレ
   ーザー施工装置の各結合部の端面は、各々平板ガラスで
   仕切られて単独に閉空間を維持しており、前記各々の結
   合部には空圧チューブが接続されており、空圧チューブ
   の末端はオペレーションフロア上の 100％乾き空気源、
   窒素ガスボンベ、または不活性ガスボンベに接続してな
   ることを特徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の予
   防保全・補修装置。
4. 【請求項４】 前記導光管マストは、Ｏリング付きフラ
   ンジ，フランジボルト，蝶番から多段組立て式に構成さ
   れてなることを特徴とする請求項１記載の原子炉内構造
   物の予防保全・補修装置。
5. 【請求項５】 前記旋回台車は、リンク，液圧ピストン
   およびパッドから構成される旋回台車クランプ機構と、
   この旋回台車クランプ機構をベースに前記原子炉圧力容
   器の中心に前記旋回台車全体を旋回可能とする回転軸受
   け，旋回モータ，旋回車輪とを有する旋回機構と、この
   旋回機構上に設けられ前記水平導光管を伸縮自在とする
   ためのリニアガイド，ボールネジ，ギヤ，サーボモータ
   とを有するスライド機構を有する水平導光管とを備えて
   なることを特徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の
   予防保全・補修装置。
6. 【請求項６】 前記支柱はその両端部に駆動部を持つ車
   輪を有し、この車輪は前記オペレーションフロア上に設
   置した横行レール上を走行して前記原子炉プール上を横
   行自在に構成され、前記レーザー発振器および自動アラ
   イメント装置を有する光学装置は移動可能な前記支柱上
   に搭載し、前記導光管マストとの接続部と前記レーザー
   発振器の投射口との間の導光管は多段式シリンダーで伸
   縮自在に構成されてなることを特徴とする請求項１記載
   の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
7. 【請求項７】 前記レーザー施工装置は前記旋回台車に
   内蔵された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構と、こ
   の接続機構をベースとして鉛直下方に接続された前記水
   平導光管からのレーザー光を伝送する伸縮自在な導光管
   と、この導光管の先端に配置されたレーザー投射ヘッド
   と、このレーザー投射ヘッドを前記原子炉圧力容器内に
   設置されたジェットポンプディフューザの任意の高さの
   位置において軸中心に固定する固定部とからなることを
   特徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・
   補修装置。
8. 【請求項８】 前記固定部は、膨張可能な袋状物体から
   なることを特徴とする請求項７記載の原子炉内構造物の
   予防保全・補修装置。
9. 【請求項９】 前記固定部は、リンク機構，パッド，液
   圧シリンダからなることを特徴とする請求項７記載の原
   子炉内構造物の予防保全・補修装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に搭載された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構
    と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続され前
    記ディフューザ上端部に着座可能な寸法形状を有する前
    記水平導光管からのレーザー光を伝送する回転式導光管
    と、その下端内部には遠隔着脱可能な施工アーム用接続
    部と、この接続部に対し前記原子炉圧力容器内遠隔で着
    脱し前記ディフューザ外面のレーザー照射施工を可能と
    する施工アームとからなることを特徴とする請求項１記
    載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
11. 【請求項１１】 前記回転式導光管は、ジェットポンプ
    のライザー管を取付ける前記原子炉圧力容器内に設置さ
    れたライザーブラケットを通過可能な外形を有するパイ
    プで、このパイプの下端に前記ディフューザ上端に着座
    可能で軸受けと回転駆動部を有する着座部と、この着座
    部上に中間導光管とを有し、内部に角度微調整自在の反
    射ミラーを有し、前記仕切りの平板ガラスや位置決めピ
    ンなどから構成される施工アームとの接続部を有すると
    ともに、その上は下端部の回転を自在とするための軸受
    け、Ｏリングからなる回転部、最上端に角度微調整自在
    の反射ミラーと仕切り平板ガラスと水平導光管との接続
    部からなることを特徴とする請求項10記載の原子炉内構
    造物の予防保全・補修装置。
12. 【請求項１２】 前記施工アームはレーザー投射ヘッ
    ド，伸縮導光管，アーム，接続部から構成され、前記伸
    縮導光管は液圧ピストン，リニアセンサ，中空シリン
    ダ，Ｏリングとからなる伸縮自在な導光管を構成し、前
    記接続部は前記回転式導光管の接続部との取り合いを行
    う位置決めピン用ピン穴と接続後の固定用電磁チャック
    とからなることを特徴とする請求項11記載の原子炉内構
    造物の予防保全・補修装置。
13. 【請求項１３】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に内蔵された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構
    と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続された
    導光管マストと、液圧ピストンおよび平行リンク機構と
    からなる前記シュラウド中間部胴回り込み機構と、前記
    ジェットポンプと前記シュラウド胴の外壁とに挟まれた
    空間を通過可能な形状を有した挿入マストとレーザー投
    射ヘッドとからなることを特徴とする請求項１記載の原
    子炉内構造物の予防保全・補修装置。
14. 【請求項１４】 前記挿入マストのマスト長さは各々の
    水平溶接線の高さに合わせ分解，取り替え自在で、か
    つ、前記ジェットポンプと前記シュラウド胴との隙間に
    合わせ前記挿入マストが前記シュラウド胴に沿って通過
    可能なように前記挿入マストの厚みを増減してなること
    を特徴とする請求項13記載の原子炉内構造物の予防保全
    ・補修装置。
15. 【請求項１５】 前記レーザー施工装置に内蔵される導
    光管は、平板ガラスおよび角度調整用モータ付きの反射
    ミラーから構成される上端の前記水平導光管との接続
    部、４つの90度反射ミラーまたはプリズムと少なくとも
    ２つの捻り自由度を有する導光管から構成され、かつ前
    記平行リンク機構に沿って光路オフセットが任意に可能
    な自在継ぎ手部、前記挿入マストに固縛，内蔵され、か
    つ挿入マストの厚み変化に合わせレーザー光軸中心が挿
    入マストの厚みの中心となるように板ガラスにより偏光
    修正された複数の径の導光管から構成された挿入マスト
    内蔵用導光管群とから構成されることを特徴とする請求
    項13記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
16. 【請求項１６】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に搭載された水平導光管および遠隔着脱可能な接続機
    構と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続され
    伸縮自在な多段式の導光管マストと、その先端は複数の
    垂直多関節部を有する導光管とレーザー投射ヘッドから
    構成されることを特徴とする請求項１記載の原子炉内構
    造物の予防保全・補修装置。
17. 【請求項１７】 前記垂直多関節部の各垂直振り関節
    は、２つの90度反射ミラーまたは２つの直角プリズムと
    １つの捻り自由度の関節軸からなることを特徴とする請
    求項16記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
18. 【請求項１８】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に内蔵された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構
    と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続され伸
    縮自在な多段式の導光管マストと、その先端は複数の水
    平多関節部を有する導光管と、レーザー投射ヘッドから
    構成されることを特徴とする請求項16記載の原子炉内構
    造物の予防保全・補修装置。
19. 【請求項１９】 前記水平多関節部の各水平関節は、２
    つの90度反射ミラーまたは２つのプリズム，中空モー
    タ，軸受け等から構成され、その関節駆動部内部をレー
    ザー光が通過可能とした導光管内蔵の水平関節モジュー
    ルで、このモジュールと同形のモジュールを複数台組み
    合わせてなることを特徴とする請求項18記載の原子炉内
    構造物の予防保全・補修装置。
20. 【請求項２０】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に内蔵された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構
    と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続され伸
    縮自在な多段式の導光管マストと、この導光管マストの
    下端に設けたレーザー走査機構とから構成されることを
    特徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・
    補修装置。
21. 【請求項２１】 前記多段式導光管マストの下端部に反
    射ミラーを設けてなり、この反射ミラーはレーザー光に
    より水平、原子炉圧力容器内の半径方向に曲げられ平板
    ガラスを介して水中に伝送し、かつその投射方向は遠隔
    で傾きを変えることにより 180度左右正反対（炉心方向
    と炉壁方向）に変更自在であることを特徴とする請求項
    20記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
22. 【請求項２２】 前記レーザー施工装置は、前記旋回台
    車に内蔵された水平導光管と遠隔着脱可能な接続機構
    と、この接続機構をベースとして鉛直下方に接続され前
    記水平導光管からのレーザー光を伝送しライザー管上端
    の２つのノズル穴の内の一つに挿入可能な寸法形状を有
    する多段伸縮式導光管と、その先端に配置され、前記ラ
    イザー管内部の各溶接線まわりの予防保全施工、あるい
    は補修施工等をレーザー照射により行うレーザー投射ヘ
    ッドと前記ライザー管内部において前記レーザー投射ヘ
    ッドを前記ライザー管の任意の高さの位置において軸中
    心に固定可能とする固定部から構成されることを特徴と
    する請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装
    置。
23. 【請求項２３】 前記固定部は、膨張可能な袋状物体か
    らなり、前記多段式導光管とレーザー投射ヘッドの間に
    取り付けられ、前記袋状物体内に流体を注入することで
    膨らみ、前記レーザー投射ヘッドの軸心を前記ライザー
    管の軸心と合わせる機能を具備していることを特徴とす
    る請求項22記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装
    置。
24. 【請求項２４】 前記ライザー管の任意の高さの位置に
    おいて軸中心に固定可能とする固定部は、リンク機構，
    パッド，液圧シリンダから構成されていることを特徴と
    する請求項22記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装
    置。
25. 【請求項２５】 前記レーザー投射ヘッドは、集光レン
    ズユニット，スキャン用反射ミラーまたはプリズム，水
    平スキャン機構，揺動スキャン機構，ステップ直動機
    構，焦点距離調整機構，施工面ごみ除去装置、少なくと
    も１つの小型マイクロフォン，ハーフミラーとレトロリ
    フレクタ，監視用カメラから構成され、前記レーザー投
    射ヘッドの光学系の構成は、前記ヘッドに接続した導光
    管からのレーザー光が蛇腹管を通過して前記ハーフミラ
    ーに入り、このハーフミラーで、レトロリフレクタ側と
    集光レンズ側とに分光され、前記レトロリフレクタ側の
    レーザー光は偏光フィルターで偏光された後、再び前記
    ハーフミラーに戻り前記レーザー発振器側に戻り、前記
    集光レンズ側のレーザー光は、蛇腹管，集光レンズを通
    過後、仕切りの平板ガラスを通過して水中に入り、さら
    にスキャン用反射ミラーで反射し、施工対象物に向け投
    射され、また、その駆動機構は、ヘッドの光学系全体が
    上下にステップ移動可能なようにリニアガイド，ボール
    ネジ，ギヤ，回転アクチュエータから構成される前記ス
    テップ直動機構と、焦点距離が遠隔で増減調整可能とす
    るギヤ，ネジ，回転アクチュエータから構成される焦点
    距離調整機構付き集光レンズユニットと、反射ミラーが
    レーザー入射光の光軸廻りに揺動回転可能なように軸受
    け，ギヤ，回転アクチュエータから構成される揺動スキ
    ャン機構、さらに集光レンズユニットと揺動スキャン機
    構全体が左右にステップ移動可能なように構成されるリ
    ニアガイド，ボールネジ，ギヤ，回転アクチュエータか
    ら構成される水平スキャン機構とによって構成されてい
    ることを特徴とする請求項７，12，13，16，18または22
    記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
26. 【請求項２６】 前記レーザー投射ヘッドは、主に集光
    レンズユニット，スキャン用反射ミラーまたはプリズ
    ム，揺動スキャン機構，伸縮導光管機構，焦点距離調整
    機構，施工面ごみ除去装置、少なくとも１つの小型マイ
    クロフォン，監視用カメラから構成され、前記レーザー
    投射ヘッドの光学系の構成は前記ヘッドの接続した導光
    管からのレーザー光は、最初に２つの平板ガラスに仕切
    られた中空ピストン状の伸縮導光管機構を通過して、集
    光レンズユニットに入り、仕切りの平板ガラスを通過し
    て水中に入り、さらにスキャン用反射ミラーで反射し、
    施工対象物に向け投射され、その駆動機構はヘッドの光
    学系全体が上下にステップ伸縮可能なように２つの平板
    ガラス，リニアポジションセンサ，Ｏリング，ピストン
    機構，復帰バネ，空圧チューブなどから構成される前記
    伸縮導光管機構と、焦点距離が遠隔で増減調整可能とす
    るギヤ，ネジ，回転アクチュエータなどから構成される
    焦点距離調整機構付き集光レンズユニットと、反射ミラ
    ーがレーザー入射光の光軸と直角でかつミラー面を含む
    軸方向に揺動回転走査可能なように軸受け，回転アクチ
    ュエータ，角度検出センサなどから構成される揺動スキ
    ャン機構とであることを特徴とする請求項７，12，13，
    16，18または22記載の原子炉内構造物の予防保全・補修
    装置。
27. 【請求項２７】 前記レーザー投射ヘッドは、主に集光
    レンズユニット，集光レンズ回転機構，スキャン用反射
    ミラーまたはプリズム，伸縮導光管機構，焦点距離調整
    機構，揺動スキャン機構，施工面ごみ除去装置、少なく
    とも１つの小型マイクロフォン，監視用カメラから構成
    され、前記レーザー投射ヘッドの光学系の構成は前記ヘ
    ッドを接続した導光管からのレーザー光は、最初に２つ
    の平板ガラスに仕切られた中空ピストン状の伸縮導光管
    機構を通過して、焦点位置が横に偏光するように集光レ
    ンズの光軸を入光軸に対し若干ずらして整形，組立てら
    れた集光レンズユニットに入り、仕切りの平板ガラスを
    通過して水中に入り、さらにスキャン用反射ミラーで反
    射し、施工対象物に向け投射され、その駆動機構は前記
    ヘッドの光学系全体が上下にステップ伸縮可能なように
    ２つの平板ガラス，リニアポジションセンサ，Ｏリン
    グ，ピストン機構，復帰バネ，空圧チューブから構成さ
    れる前記伸縮導光管機構と、焦点距離が遠隔で増減調整
    可能とするギヤ，ネジ，回転アクチュエータから構成さ
    れる焦点距離調整機構付き集光レンズユニットと、前記
    集光レンズユニット全体がレーザー光軸廻りに回転可能
    とするギヤ，ネジ，回転アクチュエータから構成される
    集光レンズ回転機構と、反射ミラーが前記集光レンズ回
    転機構の回転軸と同軸廻りに回転走査可能とする回転
    軸，回転アクチュエータから構成される揺動スキャン機
    構とであることを特徴とする請求項７，12，13，16，18
    または22記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
28. 【請求項２８】 前記レーザー投射ヘッドは、主に集光
    レンズユニット，焦点距離調整機構，スキャン用反射ミ
    ラー，スキャン機構，施工面ごみ除去装置、少なくとも
    １つの小型マイクロフォン，監視用カメラとから構成さ
    れるスキャンモジュールと、１モジュールに中継ミラー
    機構または中継プリズム機構と伸縮機構と曲げ機構の２
    自由度を有する関節モジュールが２つ以上から構成され
    ることを特徴とする請求項７，12，13，16，18または22
    記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
29. 【請求項２９】 前記制御盤は前記レーザー施工装置を
    制御するセンサから得られる信号の信号処理回路、各駆
    動部のアクチュエータの制御ドライバー、全体を統括す
    る計算機、システム状態の表示装置、操作の入力装置、
    レーザー発振器への動作指令や状態信号の入出力回路、
    前記レーザー投射ヘッドからのマイクロフォンの音響信
    号分析ユニットから構成され、前記音響信号分析ユニッ
    トは前記レーザー施工装置の先端部に設置された少なく
    とも１つのマイクロフォンからの音響信号を処理する入
    力回路，増幅アンプ，周波数フィルターなどからなる信
    号前処理回路、Ａ／Ｄ変換回路、施工時の施工ポイント
    の位置計測や施工状態量や施工異常の判定などを演算処
    理するプログラム計算処理回路から構成されたことを特
    徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・補
    修装置。
30. 【請求項３０】 前記音響信号分析ユニットはレーザー
    施工時に施工面で発生する音を分析するもので、施工ポ
    イントの位置計測は複数のマイクロフォンからの音の伝
    播時間を計測し、３点測量の原理で音発生位置を３次元
    計測し、各パルス光到達時にレーザー光の集光点から衝
    撃圧力波が発生し、この衝撃音を複数のマイクロフォン
    で同時計測し、集光点から各マイクロフォンまでに衝撃
    音が伝播するまで時間を前記プログラム計算処理回路で
    演算算出し、さらに前記３点測量法の原理を用いて衝撃
    音発生位置を同定するもので、施工状態量の計測は、前
    記衝撃音のピークレベルとピーク音の周波数分布からレ
    ーザー光のエネルギーレベル，入光状態を定量的に分
    析，計測するものであり、施工異常診断は、レーザー光
    が施工対象（金属表面）の手前で集光し、エネルギーが
    吸収されない場合や、レーザー光の光路上に浮遊物が存
    在して集光点手前でエネルギーが減衰する場合は、ピー
    ク音の手前でノイズが発生する現象を利用し、これらの
    施工音分析データを基にレーザー焦点位置の調整やレー
    ザー光の発振器制御へのフィードバック制御や、異常時
    の対応のインターロック制御を行うことを特徴とする請
    求項29記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
31. 【請求項３１】 前記レーザー光の光路上に前記施工面
    ごみ除去装置を設け、この施工面ごみ除去装置は、前記
    レーザー照射ヘッド付近に取り付けた水ジェットノズル
    と、この水ジェットノズルから加圧給水ユニットまでを
    つなぐ接続ホースと、加圧給水ユニットおよびフィルタ
    ーから構成されることを特徴とする請求項21，26，27，
    28または29記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装
    置。
32. 【請求項３２】 前記施工面ごみ除去装置は、前記レー
    ザー照射ヘッド付近に取り付けた吸い込みノズルと、こ
    の吸い込みノズルから吸い込みポンプユニットまでをつ
    なぐ接続ホースと、吸い込みポンプユニットおよびフィ
    ルタから構成されることを特徴とする請求項21，26，2
    7，28または29記載の原子炉内構造物の予防保全・補修
    装置。
33. 【請求項３３】 前記施工面ごみ除去装置は、前記レー
    ザー照射ヘッド付近に取り付けた水ジェットノズルおよ
    び吸い込みノズルと、これらのノズルから前記加圧給水
    ユニットおよび前記吸い込みポンプユニットまでを接続
    する接続ホースと、加圧給水ユニット，吸い込みポンプ
    ユニットおよびフィルタから構成されることを特徴とす
    る請求項21，26，27，28または29記載の原子炉内構造物
    の予防保全・補修装置。
34. 【請求項３４】 前記施工面ごみ除去装置において、前
    記接続ホースおよび加圧給水ユニットの代わりに、前記
    レーザー照射ヘッド付近にモータ，スクリュー，フィル
    ターからなる水流発生装置を設けることを特徴とする請
    求項31記載の原子炉内の予防保全・補修装置。
35. 【請求項３５】 前記施工面ごみ除去装置において、前
    記接続ホースおよび吸い込みポンプの代わりに、前記レ
    ーザー照射ヘッド付近にモータ，スクリューからなる水
    流発生装置を設けることを特徴とする請求項32記載の原
    子炉内構造物の予防保全・補修装置。
36. 【請求項３６】 前記施工面ごみ除去装置において、前
    記接続ホース，加圧給水ユニット，吸い込みポンプユニ
    ットの代わりに、前記レーザー照射ヘッド付近にモー
    タ，スクリュー，フィルタからなる水流発生装置を設け
    ることを特徴とする請求項36記載の原子炉内構造物の予
    防保全・補修装置。
37. 【請求項３７】 前記レーザー施工装置には前記レーザ
    ー施工装置の先端付近にスクリュウとモータから構成さ
    れる水中プロペラを備え、この水中プロペラの推進力に
    より前記レーザー施工装置に加わる外力、水の流れまた
    は前記の施工面ごみ除去装置の反力を押え、レーザー投
    射ヘッドを施工場所において静定させる力を得ることを
    特徴とする請求項１記載の原子炉内構造物の予防保全・
    補修装置。
38. 【請求項３８】 前記レーザー投射ヘッドにジャイロモ
    ータを搭載してなることを特徴とする請求項７，12，1
    3，16，18または22記載の原子炉内構造物の予防保全・
    補修装置。
39. 【請求項３９】 前記レーザー発振器を耐水圧容器に入
    れ、前記旋回台車上に設置し、前記耐水圧容器を前記レ
    ーザー発振器の投射口とすることを特徴とする原子炉内
    構造物の予防保全・補修装置
40. 【請求項４０】 前記レーザー発振器は、前記旋回台車
    へ設置，組立て、あるいは分離ができるように位置決め
    ピン，ロック機構を有し、かつ前記レーザー発振器と前
    記旋回台車間の導光管は一度平板ガラスによって各々仕
    切られていることを特徴とする請求項39記載の原子炉内
    構造物の予防保全・補修装置。
41. 【請求項４１】 前記旋回台車はそのベース板を中間を
    空洞とする門型とし、その空間部の上に、内部に電動式
    反射ミラーを有し、２つの平板ガラスで仕切られた閉空
    間を構成するシュラウド内施工用中継ボックスを前記レ
    ーザー施工装置と同様の取り合いを用いて前記旋回台車
    上へ設置することを特徴とする請求項５記載の原子炉内
    構造物の予防保全・補修装置。