JPWO2011070788A1 - 原子炉内作業システム及び原子炉内作業方法 - Google Patents

Abstract

原子炉内作業システムは、軸を鉛直にして原子炉圧力容器１内に配置されているシュラウド２の外表面に沿って周方向に移動する探傷ビークル１１と、探傷ビークル１１に搭載され、シュラウド２に対して作業を行う点検・検査用センサと、シュラウド２上での探傷ビークル１１の初期位置を設定するビークル位置決め用マスト１０と、探傷ビークル１１とビークル位置決め用マスト１０とを着脱させるビークル固定機構と、探傷ビークル１１を装着したビークル位置決め用マスト１０を原子炉圧力容器１内に搬送する搬送ビークルと、を備える。

Description

本発明は、原子力発電プラントにおいて原子炉内に設置されたシュラウドなどの炉内構造物の洗浄、点検、検査、予防保全、補修などの各種作業を行う原子炉内作業システム及びその作業方法に関する。

ここでは、原子炉運転停止時に原子炉圧力容器の上部を開放して原子炉内の水中で行われるシュラウドの溶接線の点検、検査作業を例として説明する。原子炉内水中におけるシュラウドの溶接線の点検、検査作業は、作業工期短縮、コスト削減のために燃料交換中に並行して行うことが求められており、作業時間、検査範囲、およびコストの優位性が求められている。

このようなシュラウドの点検、検査を遠隔／自動で行う手法として、作業装置位置決めにガイドなどの機械的な移動手段を用いる手法が提案されている。

例えば、特許文献１においては、原子炉内シュラウド外側のアニュラス部においてシュラウドサポートプレート上を円周方向に移動するために、牽引ロープを炉上部の作業台車上から操作して移動させている。

特許文献２においては、原子炉内のコアスプレー配管をガイドにして水平方向に作業装置を移動させて、燃料交換機を使用せずに燃料交換中に炉内の点検作業の監視支援などを可能にしている。

特許文献３においては、原子炉内のシュラウド上部に設置された周方向の走行台車にシュラウド外側に沿うよう垂下されたアクセスアームを搭載し、スシュラウド外周に作業装置を移動設置している。

特開２００７−３０９７８８号公報 特開２００４−２９４３７３号公報 特開平８−２０１５７３号公報

従来、原子炉内の主要構造物であるシュラウドにおける溶接線の点検や検査は、点検、検査用のビークルやアクセス装置を燃料交換機や作業台車上から作業員が操作し、対象溶接線への位置決めや動作状況の監視などを作業員が直接確認しながら進めているため、作業時間がばらつくと共に遅延を招きやすい状況であった。

さらに、作業工期短縮、コスト削減のためにシュラウドの点検、検査を燃料交換中に並行して行うことが求められており、作業時間が短いこと、検査範囲が広いこと、およびコストが低いことが点検、検査を行う作業システムに必要であった。

しかし、特許文献１のように、炉上部の燃料交換機や作業台車から牽引ロープや移動用ガイドを設置する方法では、点検、検査中も常に燃料交換機や作業台車が必須であり、燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。また、作業装置はシュラウドサポートプレート上を移動するのでシュラウド上方の溶接線に対しては適さないと考えられる。

また、特許文献２及び特許文献３のように、シュラウド上部胴など炉内構造物をガイドにして移動する方式では、作業装置をマストなどの伸縮構造物の先端に取付けてシュラウド外周に設置されたジェットポンプを回避しながら移動する必要があり、移動装置の設置変更が必要になるなど作業時間の増大を招く可能性がある。

従って、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、燃料交換中にシュラウド溶接線の点検、検査を実施するにあたり、短時間で広範囲の点検、検査が可能であり、装置の位置決めや動作監視などの人手を要する作業が不要（自動アクセス性）で、かつ点検、検査中にクレーンや作業台車が不要であって、定検工程の省力化や短縮に寄与する原子炉内作業システム及び原子炉内作業方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の原子炉内作業システムは、軸を鉛直にして原子炉圧力容器内に配置されている円筒構造物の外表面に沿って周方向に移動する移動機構と、前記移動機構に搭載され、前記円筒構造物に対して作業を行う作業装置と、前記円筒構造物上での前記移動機構の初期位置を設定する設置装置と、前記移動機構と前記設置装置とを着脱させる着脱機構と、前記移動機構を装着した前記設置装置を前記原子炉圧力容器内に搬送する搬送装置と、を備え、前記設置装置は、前記移動機構が前記円筒構造物表面を前記初期位置から時計回りに移動する場合と反時計回りに移動する場合に応じて、前記移動機構の姿勢を任意の水平軸を中心として回転可能に変更して初期位置に設定可能であることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するため、本発明の原子炉内作業方法は、軸を鉛直にした円筒構造物が原子炉圧力容器内に配置された原子炉の運転停止時に、移動機構に搭載された作業装置を前記円筒構造物の外壁面に沿って移動させることによって作業を行う原子炉内作業方法であって、前記原子炉圧力容器の上部が開放され、原子炉圧力容器内で水が満たされた状態で、前記原子炉圧力容器の上方から、前記移動機構を着脱可能に装着した設置装置を搬送する搬送ステップと、前記円筒構造物の外壁面での前記移動機構の初期位置を設定する設定ステップと、前記設置装置から前記移動機構を脱着させる脱着ステップと、前記移動機構を前記円筒構造物の外表面に沿って移動させることにより前記作業装置によって作業を行う作業ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、燃料交換中にシュラウド溶接線の点検、検査を実施するにあたり、短時間でシュラウド内の広範囲の点検、検査が可能であり、点検、検査中にクレーンや作業台車が不要で、装置の位置決めや動作監視などの人手を要する作業が不要（自動アクセス性）である。このため、定検工程の省力化や短縮化が可能になる。

本発明に係る原子炉内作業システムの第１の実施の形態を原子炉内に設置した状態を示す概略図である。 図１における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 図１における固定アームを拡大して示す構成図である。 図１における展開部の拡大図である。 図１におけるビークル収納部の拡大図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストのほぼ中央に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動していない場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストのほぼ中央に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動した場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストの上部に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動していない場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストの上部に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動した場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストの下部に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動していない場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 図１における探傷ビークルがビークル位置決め用マストの下部に位置決めされ、かつ探傷ビークルが水平に移動した場合の複合ケーブルの引廻し状態を示す概念図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第１の実施の形態を原子炉内に設置した状態において、ビークル位置決め用マストの設置位置を示す原子炉上方から見た概略図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第２の実施の形態における信号多重化ユニットを設置したビークル収納部の拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第３の実施の形態を原子炉内に設置した状態を示す概略図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第４の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第５の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第６の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第７の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第８の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。 本発明に係る原子炉内作業システムの第９の実施の形態における探傷ビークルを裏面から見た拡大図であり、（ａ）は通常状態、（ｂ）は反転状態を示す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る原子炉内作業システムの第１の実施の形態を原子炉内に設置した状態を示す概略図である。

図１において、原子炉圧力容器１内には、軸を鉛直方向とする円筒状の溶接構造物であるシュラウド２が設置されている。このシュラウド２の外側下方には、水平に広がるドーナツ円盤状の構造物であるシュラウドサポートプレート３が配置されている。また、ビークル位置決め用マスト１０がシュラウドサポートプレート３上のアニュラス部に設置されている。

ビークル位置決め用マスト１０の上部には、シュラウド上部リング４と原子炉圧力容器１に対する固定アーム１２が配置され、下部にはビークル収納部１３が配置されている。

また、ビークル位置決め用マスト１０の展開部７において、シュラウド２の水平溶接線の点検、検査を行う探傷ビークル１１は、後述するビークル着脱部を介して展開アーム１６によりビークル位置決め用マスト１０と連結されている。更に、昇降ベース１４がビークル位置決め用マスト１０内の昇降ガイド１５によって上下可動に配置されている。

次に、ビークル位置決め用マスト１０および探傷ビークル１１によりシュラウド２の水平溶接線の点検、検査を行う手順について述べる。

探傷ビークル１１は、ビークル位置決め用マスト１０のビークル収納部１３に収納された状態で、図示しない水中ホイストを介して図示しない天井クレーンにより、シュラウドサポートプレート３上に設置される。

更に、固定アーム１２を原子炉圧力容器１に対して展開し、その反力をシュラウド上部リング４で受けることにより上部で固定される。

設置完了後に、昇降ガイド１５に沿って昇降ベース１４を動作させて水平溶接線の位置に探傷ビークル１１の位置を合わせ、展開アーム１６により探傷ビークル１１をシュラウド２の外周に押し付けることにより、探傷ビークル１１の動作開始位置に設定する初期位置決めを行う。

探傷ビークル１１は、後述するように、シュラウド２の鉛直壁に吸着し、水平方向に自走可能な機能を有している。上述の初期位置決め完了後に、探傷ビークル１１は、後述するビークル着脱部により展開アーム１６側と切り離され、水平溶接線に沿って走行し、搭載された目視検査用カメラ、体積検査用超音波探傷センサ、または渦流探傷用センサなどの点検、検査用センサにより溶接線の点検、検査を行う。

なお、点検、検査のみならず、探傷ビークル１１に所望の作業手段を搭載することにより、ブラシや研磨治具、水洗浄用ノズルによる磨き作業や洗浄作業、ウォータジェットピーニングヘッドやレーザーピーニングヘッドによる予防保全作業、溶接ヘッドや研削治具による補修作業も可能である。

以下、探傷ビークル１１についてさらに詳しく説明する。

図２は、図１における探傷ビークルを裏面から見た拡大図である。

探傷ビークル１１は、２基のスラスタ１７ａ、スラスタ１７ｂを備えており、これらの２基のスラスタ１７ａ、１７ｂを除き枠体９に覆われている。スラスタ１７ａ、スラスタ１７ｂは、それぞれタイミングベルト１８ａとかさ歯車１９ａ、タイミングベルト１８ｂとかさ歯車１９ｂを介して、スラスタモータ２０ａとスラスタモータ２０ｂに接続されており、これらのスラスタモータ２０ａ、２０ｂにより回転駆動される。

また、探傷ビークル１１には、２個の走行車輪２１ａ、走行車輪２１ｂが図中左方に配置されており、それぞれタイミングベルト２２ａとタイミングプーリ２３ａ、タイミングベルト２２ｂとタイミングプーリ２３ｂを介して、車輪駆動モータ２４ａと車輪駆動モータ２４ｂに接続され、これらの車輪駆動モータ２４ａ、２４ｂにより回転駆動される。

シュラウド壁面に対して、これらの走行車輪２１ａ、２１ｂ、及び自在車輪２５の３点が接触し、シュラウド壁面までの距離が一定に保たれる。また、水平方向の走行距離は、距離計測車輪２６ａ及び距離計測車輪２６ｂの回転回数に変換され、おのおの距離計測センサ２７ａ及び距離計測センサ２７ｂにより検出される。

上記のセンサやモータの各々のケーブルは２本の複合ケーブル２８にまとめられ、図１に示すビークル位置決め用マスト１０に接続され、最終的には、例えばオペレーションフロア上に設置された制御装置と接続される。また、点検、検査用センサ３０が、可動ガイド２９を介して探傷ビークル１１に接続されている。

探傷ビークル１１は、図１に示すビークル位置決め用マスト１０によって初期位置決め完了後に、スラスタ１７ａおよびスラスタ１７ｂを回転させ、探傷ビークル１１のシュラウド２壁面側から吸い込んで探傷ビークル１１の背面側に吐出する流れを生成する。これにより探傷ビークル１１のシュラウド２壁面側の圧力が背面側より小さくなることで、探傷ビークル１１をシュラウド２壁面に吸着させることができる。この状態で走行車輪２１ａと走行車輪２１ｂを探傷ビークル１１に対して同方向に回転駆動することで、シュラウド２上を右方向または左方向に走行移動することができる。

仮に、走行車輪２１ａや走行車輪２１ｂがスリップしても、水平方向の走行距離は距離計測車輪２６ａおよび距離計測車輪２６ｂにより直接的に検出されるため、実際の動作状態を検出することができる。

また、どちらか片方の走行車輪がスリップすると、探傷ビークル１１が傾斜し、その結果、点検、検査用センサ３０側が上方または下方にずれることがある。例えば、図２の状態で右方向に走行中に点検、検査用センサ３０が上方にずれる場合には、計測車輪２６ａが計測する走行距離より計測車輪２６ｂが計測する走行距離が大きくなるので、この差分を検出して走行車輪２１ａに対して走行車輪２１ｂの回転速度を減少させることにより、探傷ビークル１１が水平になるよう調整制御を行い姿勢補正が可能である。逆に、下方にずれる場合には上記とは逆に走行車輪２１ａに対して走行車輪２１ｂの回転速度を増加させることにより姿勢補正が可能である。

図３は、図１における固定アーム１２を拡大して示す構成図である。

図３において、エアシリンダ３１の先端にラック３２が取付けられており、ピニオンギヤ３３を介して固定アーム１２が配置されている。

エアシリンダ３１によりラック３２を上下させることで、ピニオンギヤ３３と固定アーム１２を回転することができる。この動作により図１に示す固定アーム１２をビークル位置決め用マスト１０内部へ収納したり、固定アーム１２を展開して原子炉圧力容器１内面に押付けてその反力をシュラウド上部リング４で受けることでビークル位置決め用マスト１０の上部を固定したり、することができる。

図４は、図１における展開部７の拡大図である。

図４において、探傷ビークル１１は、長手方向が上下に向いており、ビークル固定機構３４によってビークル固定金具３５と固定保持されている。ビークル固定金具３５には、複合ケーブル２８の繰出しと引き込みを行うケーブル長さ調整プーリ３８と複合ケーブルを挟み込むアイドラローラ３９が配置されている。ケーブル長さ調整プーリ３８は、かさ歯車３７を介してプーリ回転モータ３６により回転駆動される。

以上の探傷ビークル１１、ビークル固定金具３５、ビークル固定機構３４、ケーブル長さ調整プーリ３８、アイドラローラ３９、かさ歯車３７、およびプーリ回転モータ３６の全ては、ビークル回転機構４１により、ベアリングを介して展開アーム１６側と水平軸まわりに回転可能に、即ち、探傷ビークル１１の長手方向の端部が図４で示した状態から紙面手前側に９０度の位置と紙面向う側に９０度の位置にくるように回転可能に接続されている。

また、図４において回転側に検出ドグ７８が取り付けられ、探傷ビークル１１の長手方向の端部が図４で示した状態から紙面手前側に９０度と紙面向う側に９０度回転するに従って検出ドグ７８も追従して回転可動とされている。さらに、展開アーム１６が接続されている固定側には、近接センサ７９ａ，７９ｂが取り付けられている。これより、紙面手前側に検出ドグ７８が９０度回転した時には近接センサ７９ａにより検出ドグ７８を検出し、紙面向う側に検出ドグ７８が９０度回転した時には近接センサ７９ｂにより検出する。以上の動作により、探傷ビークル１１をシュラウド２上へ設置するときの向きの変更を検出する。更に、これらの要素は、昇降ベース１４と２本の展開アーム１６によりビークル位置決め用マスト１０側と接続されている。

次に、探傷ビークル１１によりシュラウド２の水平溶接線の点検、検査を行う手順についてさらに詳しく述べる。

先ず、探傷ビークル１１は、図５に示すように、ビークル位置決め用マスト１０下部のビークル収納部１３に、長手方向が上下になった姿勢で収納されている。

次に、ビークル位置決め用マスト１０の設置完了後に、図示しないエアシリンダ等により展開アーム１６を回転駆動させ、図４に示すように探傷ビークル１１をシュラウド側に展開し、ビークル位置決め用マスト１０の外部に探傷ビークル１１を移動させる。

更に、ビークル回転機構４１により探傷ビークル１１を９０度回転させて、図２に示すように探傷ビークル１１の長手方向を水平にする。

次に、展開アーム１６を回転駆動させて、探傷ビークル１１をシュラウド２の外壁に接触させる。

その後、前述したように探傷ビークル１１をシュラウド２に吸着させ、ビークル固定機構３４により探傷ビークル１１の保持を解除し、探傷ビークル１１を水平に走行させる。走行方向を逆にする場合には、ビークル回転機構４１による探傷ビークル１１の回転方向を逆にする。

ここで、ビークル位置決め用マスト１０は固定されているので、探傷ビークル１１の位置に応じて複合ケーブル２８の長さを調整する必要がある。探傷ビークル１１の移動距離を計測車輪２６ａ、計測車輪２６ｂにより測定し、距離に応じてケーブル長さ調整プーリ３８を回転させることで、複合ケーブル２８の長さを調整制御する。これにより、探傷ビークル１１へ作用するケーブル反力を軽減し、安定した水平走行が可能となり、正確な探傷作業が実施できる。

図６乃至図１１は、本実施の形態の探傷ビークル１１における複合ケーブル２８の引廻し状態を示す概念図である。

図６及び図７は、探傷ビークル１１がビークル位置決め用マスト１０のほぼ中央に位置決めされた場合に、複合ケーブル２８を繰出した場合の複合ケーブル２８の引廻し状態を示す。

図６において、複合ケーブル２８はＳ字状に引き廻され、上部プーリ４５及び下部プーリ４６は例えばコンストンバネなどにより、複合ケーブル２８がたるまないように上方または下方に引張られており、プーリ間は例えば３ｍに配置されている。

探傷ビークル１１が水平に例えば４ｍ移動したときには、ケーブル長さ調整プーリ３８とアイドラローラ３９により複合ケーブル２８を繰り出し、図７に示すように上部プーリ４５および下部プーリ４６間が例えば１ｍとなることでケーブルの繰出しが可能であり、ケーブルを戻した時にもビークル位置決め用マスト１０内でたるみなく複合ケーブル２８の引廻しが可能である。

図８及び図９は、探傷ビークル１１がビークル位置決め用マスト１０の上部に位置決めされた場合に、複合ケーブル２８を繰出した場合の複合ケーブル２８の引廻し状態を示す。

図８においても、複合ケーブル２８はＳ字状に引き廻され、上部プーリ４５及び下部プーリ４６は例えばコンストンバネなどにより、複合ケーブル２８がたるまないように上方または下方に引張られており、プーリ間は例えば２ｍに配置されている。

探傷ビークル１１が水平に例えば４ｍ移動したときには、ケーブル長さ調整プーリ３８とアイドラローラ３９により複合ケーブル２８を繰り出し、図９に示すように上部プーリ４５及び下部プーリ４６間がほぼ０ｍとなることでケーブルの繰出しが可能であり、ケーブルを戻した時にもビークル位置決ビークル位置決め用マスト１０内でたるみなく複合ケーブル２８の引廻しが可能である。

図１０及び図１１は、探傷ビークル１１がビークル位置決め用マスト１０の下部に位置決めされた場合に、複合ケーブル２８を繰出した場合の複合ケーブル２８の引廻し状態を示す。

図１０においても、複合ケーブル２８はＳ字状に引き廻され、上部プーリ４５および下部プーリ４６は例えばコンストンバネなどにより、複合ケーブル２８がたるまないように上方または下方に引張られており、プーリ間は例えば４ｍに配置されている。

探傷ビークル１１が水平に例えば４ｍ移動したときには、ケーブル長さ調整プーリ３８とアイドラローラ３９により複合ケーブル２８を繰り出し、図１１に示すように上部プーリ４５が例えば２ｍ下降し、下部プーリ４６がそのままの位置を保持することでケーブルの繰出しが可能であり、ケーブルを戻した時にもビークル位置決ビークル位置決め用マスト１０内でたるみなく複合ケーブル２８の引廻しが可能である。

以上、図６乃至図１１より、探傷ビークル１１の位置が変化しても、ビークル位置決め用マスト１０内で複合ケーブル２８をたるませること無く配置し、探傷ビークル１１の移動に応じて複合ケーブル２８の長さを調整することが可能である。

図１２は、本実施の形態において、原子炉上方からビークル位置決め用マスト１０の設置位置を見た場合の概略図である。

図１２において、ビークル位置決め用マスト１０はアクセスホールカバー６の脇に設置される。前述したように探傷ビークル１１を回転させ探傷ビークル１１をシュラウド２の外面上に設置後、溶接線に沿ってジェットポンプ５の内側を図示のようにＣＷ（時計廻り）方向に９０度分を走行移動させてシュラウド２の溶接線の点検、検査を行う。

次に、探傷ビークル１１をビークル位置決め用マスト１０まで戻し、ＣＣＷ（反時計廻り）方向に９０度分を走行移動させて溶接線の点検、検査を行う。これによりシュラウド２の半周分の点検、検査を行う。

次に、図１２中下方に位置する反対側のアクセスホールカバー６に対して、同様にビークル位置決め用マスト１０を設置して残りの半周分の点検、検査を行う。以上に示したように、水平面において初期位置から時計回り、反時計回りの両方向に探傷ビークル１１がシュラウド２上を走行できるのでビークル位置決め用マスト１０をシュラウド２に対して２箇所設置するのみでシュラウド２全周の溶接の点検、検査を行うことができる。

本実施の形態においては、探傷ビークル１１が水平方向にのみ走行移動可能としたが、走行車輪にステアリング機能を持ったビークルを用いることにより上下移動も可能になるので垂直溶接線の探傷も可能である。

以上説明したように、本発明に係る原子炉内作業システムの第１の実施の形態によれば、燃料交換中にシュラウド２の溶接線の点検、検査を実施するにあたり、溶接線の点検、検査中に天井クレーンや作業台車を使用することがなく、探傷ビークル１１によって溶接線沿って点検、検査用センサ３０を搬送している。このため、短時間で広範囲の点検、検査が可能であり、初期位置決めが遠隔、自動で可能なり人手作業による不確定性を削減すると共に時間を短縮することができる。その結果、定検工程の省力化や短縮に寄与することができる。

また、探傷ビークル１１の移動を阻害しないために、ケーブル２８は、探傷ビークル１１の移動方向において後方で探傷ビークル１１と接続されていることが望ましい。本実施の形態では、探傷ビークル１１の初期位置における姿勢を反転可能としたことで、ケーブル２８に阻害されることなく、初期位置から両方向に探傷ビークル１１を移動させることが可能である。

［第２の実施の形態］
以下に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第２の実施の形態では、図１３に示すように、ビークル位置決め用マスト１０の下部のビークル収納部１３にマルチプレクサ等による信号多重化ユニット５０を配置した以外は、第１の実施の形態と同様の構成を備えている。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、ビークル位置決め用マスト１０及び探傷ビークル１１を設置する際に、ケーブル本数を削減することができる。

このため、ケーブル数が減少することにより設置や移動時に必要な作業人数を削減できると共に、作業時間が短縮されるので、工程短縮に寄与することができる。

［第３の実施の形態］
以下に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第３の実施の形態では、探傷ビークル１１とビークル位置決め用マスト１０を原子炉圧力容器１内へ搬送する手段として、第１の実施の形態の水中ホイスト及び天井クレーンによる手段ではなく、図１４に示すように、遊泳移動可能な搬送ビークル５２を用いている。即ち、ビークル位置決め用マスト１０及び探傷ビークル１１を、搬送ビークル５２で吊り下げて搬送し、図１４に示した箇所に設置する。

また、搬送ビークル１１とビークル位置決め用マスト１０の接続部には、水平２軸まわりに回転可能な傾斜機構（図示せず）を配置する。この傾斜機構により、搬送ビークル１１とビークル位置決め用マスト１０の全体が傾斜しても、狭隘なアニュラス部へ長尺なビークル位置決め用マスト１０を挿入設置することができる。

本実施の形態によれば、天井クレーンを使用せずに、ビークル位置決め用マスト１０および探傷ビークル１１の設置や移動が可能となり、定検作業における他の原子炉内作業と干渉することなく、シュラウド２の点検、検査作業を実施することができる。

［第４の実施の形態］
以下に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第４の実施の形態では、探傷ビークル５５として、図１５に示すように目視用カメラ５７を搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

第４の実施の形態では、この目視用カメラ５７によりシュラウド２表面の画像を連続して取得する。この取得したカメラ画像を画像処理することで移動方向に対する垂直方向のずれを検出し、探傷ビークル５５の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、２つの距離計測車輪２６ａ、２６ｂの回転方向と垂直な方向にずれた場合でも走行ずれを検出可能であり、非接触で走行時のずれを検出しているので探傷ビークル５５の移動に外乱を与えずに走行方向を補正することができる。その結果、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上するので取得データの精度向上に寄与する。

［第５の実施の形態］
以下に、本発明の第５の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第５の実施の形態では、探傷ビークル６０として、図１６に示すように深度センサ６２を搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

第５の実施の形態では、この深度センサ６２により、水平走行移動時の水深を連続して取得する。取得した水深データより移動方向に対する垂直方向のずれを検出し、探傷ビークル６０の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、２つの距離計測車輪２６ａ、２６ｂの回転方向と垂直な方向にずれた場合でも走行ずれを検出可能であり、非接触で走行時のずれを検出しているので、探傷ビークル６０の移動に外乱を与えずに走行方向を補正することができる。その結果、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上するので取得データの精度向上に寄与する。

［第６の実施の形態］
以下に、本発明の第６の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第６の実施の形態では、探傷ビークル６５として、図１７に示すように加速度センサ６７を搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

第６の実施の形態では、この加速度センサ６７により、センサ情報から移動方向に対する垂直方向のずれを連続して取得する。取得したずれから、探傷ビークル６５の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、２つの距離計測車輪２６ａ、２６ｂの回転方向と垂直な方向にずれた場合でも走行ずれを検出可能であり、非接触で走行時のずれを検出しているので、探傷ビークル６５の移動に外乱を与えずに走行方向を補正することができる。その結果、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上するので取得データの精度向上に寄与する。

［第７の実施の形態］
以下に、本発明の第７の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第７の実施の形態では、探傷ビークル７０として、図１８に示すように２つの超音波センサ７２ａ、７２ｂを搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

第７の実施の形態では、これらの超音波センサ７２ａ、７２ｂにより、図１のシュラウド２の中間部リング下面５１までの距離を測定しながらシュラウド２の壁面上を水平方向に移動する。各々の超音波センサ７２ａ、７２ｂによる検出距離を連続して取得し、検出した距離から移動方向に対する垂直方向のずれを検出し、検出距離の差から探傷ビークル７０の傾斜角を算出する。

取得した垂直方向のずれと傾斜角度から、探傷ビークル７０の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向および傾斜角度を補正する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、２つの距離計測車輪２６ａ、２６ｂの回転方向と垂直な方向にずれた場合でも走行ずれを検出可能であり、非接触で走行時のずれを検出しているので、探傷ビークル７０の移動に外乱を与えずに走行方向やビークルの傾斜角度を補正することができる。その結果、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上するので取得データの精度向上に寄与する。

［第８の実施の形態］
以下に、本発明の第８の実施の形態について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第８の実施の形態では、探傷ビークル７５として、図１９に示すように２つの接触ローラ７７ａ、７７ｂを搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

第８の実施の形態では、これらの接触ローラ７７ａ、７７ｂにより、図１のシュラウド２の中間部リング下面５１にローラを接触させながら、中間部リングに沿ってシュラウド２の壁面上を水平移動する。探傷ビークル７５に水中での浮力を付与することで浮き気味になり、中間部リング下面５１にローラを接触させることができる。従って、ローラを接触させているため、水平方向に移動したときの上下方向のずれの発生を抑えることができる。

また、図１９において、探傷ビークル７５の下側に接触ローラを配置し、図１に示すシュラウドサポートプレート３上面にローラを接触させながら、シュラウドサポートシリンダ５４に沿ってシュラウド２の壁面上を水平移動することも可能である。この場合には探傷ビークル７５を水中で沈み気味にしておけば、水中自重によるシュラウドサポートプレート３の上面にローラを接触させることができる。ローラを接触させているので、同様に水平方向に移動したときの上下方向のずれの発生を抑えることができる。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、シュラウド２に対して水平方向に移動したときの上下方向のずれの発生を抑えることができるので、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上する。その結果、取得データの精度向上に寄与する。

［第９の実施の形態］
第５の実施の形態では、探傷ビークルの上下方向の向きが変わっても水深を検出可能なセンサを搭載した探傷ビークル６０について説明した。本実施の形態では、探傷ビークルの進行方向を左右に変える際に上下方向の向きが変わった場合においても水深を検出可能な探傷ビークル８０について説明する。

本発明に係る原子炉内作業システムの第９の実施の形態では、探傷ビークル８０として、図２０（ａ），（ｂ）に示すように本体の一端に一対のエアチューブ８１ａ，８１ｂ、本体の他端に一対のエアチューブ８２ａ，８２ｂを搭載した以外は、第１の実施の形態における探傷ビークル１１と同様の構成とされている。

即ち、図２０（ａ）に示すように、探傷ビークル８０の右端には、開口部を下方に向けたエアチューブ８１ａと、開口部を上方に向けたエアチューブ８１ｂが取り付けられている。他方、探傷ビークル８０の左端には、開口部を下方に向けたエアチューブ８２ａと、開口部を上方に向けたエアチューブ８２ｂが取り付けられている。そして、これらのエアチューブ８１ａ，８１ｂ、エアチューブ８２ａ，８２ｂを用いて水圧を検出する。

水圧の検出に際しては、図２０（ａ）において、右方向に走行する場合にはエアチューブ８１ａに接続された図示しない圧力計により周囲の水圧を検出する。検出した水深データにより移動方向に対する垂直方向のずれを検出し、探傷ビークル８０の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。逆に左に走行する場合には、エアチューブ８２ａに接続された図示しない圧力計により周囲の水圧を検出して、同様に走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。

第１の実施の形態で述べたように探傷ビークル８０の上下を逆にした場合には、図２０（ｂ）に示すように、右方向に走行する場合にはエアチューブ８２ｂに接続された図示しない圧力計により周囲の水圧を検出する。検出した水深データにより移動方向に対する垂直方向のずれを検出し、探傷ビークル８０の２つの走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。逆に左に走行する場合には、エアチューブ８１ｂに接続された図示しない圧力計により周囲の水圧を検出して、同様に走行車輪の回転速度を調整制御して走行方向を補正する。

本実施の形態では水圧を検出するためにエアチューブを用いているため、例えば図２０（ａ）において開口部が上方を向いているエアチューブ８１ｂ、８２ｂではエアチューブ内に水が浸入してしまう。従って、図２０（ｂ）に示したように探傷ビークル８０の上下方向の向きを変えた時に水圧を検出することが不可能になってしまうため、エアを印加してフラッシングを行って水を排除した後に水圧を検出する。

また、本実施の形態では、走行車輪２１ａ、２１ｂより先行した位置の水深を検出して走行方向を制御している。図２０（ａ）において右方向に走行する場合には水圧をエアチューブ８１ａで検出しており、探傷ビークル８０の上下位置が下がった場合には、探傷ビークル８０がＣＣＷ（反時計）方向に回転して上下位置を補正する。その結果、エアチューブ８１ａの位置が上がり、探傷ビークル８０の上下位置が補正された方向の水圧を検出する。すなわち、補正後の状態量である水圧が、補正前の状態量である水圧の変化を打ち消すように検出されるので安定に制御することができる。

これに対し、図２０（ａ）において右方向に走行する場合に、水圧をエアチューブ８２ａで検出して制御しようとすると、探傷ビークル８０の上下位置が下がった場合には、探傷ビークル８０がＣＣＷ（反時計）方向に回転して上下位置を補正するのでエアチューブ８２ａの位置がさらに下がってしまう。その結果、探傷ビークル８０の上下位置を補正する方向とは逆方向の水圧を検出してしまうので、エアチューブ８１ａに基づいた制御に比較して、不安定になる可能性がある。つまり、補正後の状態量である水圧が、補正前の状態量である水圧の変化を増やす方向に検出されるので制御が不安定となってしまう。

さらに本実施の形態では、水圧により上下方向の高さを検出するだけでなく、エアチューブ８１ａとエアチューブ８２ａの水圧を比較することで探傷ビークル１１の傾斜角度を検出することもできる。したがって、より高精度に姿勢のずれを検出し、進行方向を補正することができる。

以上説明した第９の実施の形態では、２つの距離計測車輪の回転方向と垂直な方向にずれた場合でも走行ずれを検出可能であり、非接触で走行時のずれを検出しているので探傷ビークル１１の移動に外乱を与えずに走行方向を補正することができる。また、走行車輪２１ａ、２１ｂより先行した位置の水深を検出して走行方向を制御しているので、安定した制御を可能にしている。さらに、探傷ビークル８０の傾斜角度を検出することも可能である。その結果、点検、検査用センサ３０の走査精度が向上するので、取得データの精度向上に寄与する。

なお、各エアチューブ８１ａ，８１ｂ、８２ａ，８２ｂの検出結果に基づいた補正制御は、探傷ビークル８０の制御装置（図示せず）で自動的に行なうようにしてもよい。すなわち、探傷ビークル８０の制御は、例えばオペレーションフロア上に設置したコンピュータあるいは専用のハードウェアによって構成された制御装置により行なうが、この制御装置における各エアチューブの検出結果に基づいて自動補正する機能を探傷ビークル８０に実装させることができる。

［他の実施の形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記第４乃至第８の実施の形態では、点検、検査用センサ３０を固定し、更に他の要素を追加した探傷ビークルの例を示したが、これらの各要素を複数組み合わせた探傷ビークルとすることもできる。

また、第２の実施の形態の信号多重化ユニット５０や第３の実施の形態の搬送ビークル５２を第４乃至第８の実施の形態において用いることもできる。

また、各実施形態では、沸騰水型原子炉内のシュラウドを適用対象として説明したが、これに限定されず、例えば加圧水型原子炉の炉心槽への適用が考えられる。

１…原子炉圧力容器、２…シュラウド（円筒構造物）、３…シュラウドサポートプレート、４…シュラウド上部リング、６…アクセスホールカバー、７…展開部、９…枠体、１０…ビークル位置決め用マスト（設置装置）、１１…探傷ビークル（移動機構）、１２…固定アーム、１３…ビークル収納部、１４…昇降ベース（昇降部）、１５…昇降ガイド、１６…展開アーム、１７ａ，１７ｂ…スラスタ（吸着部）、１８ａ，１８ｂ…タイミングベルト、１９ａ，１９ｂ…かさ歯車、２０ａ，２０ｂ…スラスタモータ、２１ａ，２１ｂ…走行車輪（移動部）、２２ａ，２２ｂ…タイミングベルト、２３ａ，２３ｂ…タイミングプーリ、２４ａ，２４ｂ…車輪駆動モータ、２５…自在車輪（移動部）、２６ａ，２６ｂ…距離計測車輪、２７ａ，２７ｂ…距離計測センサ、２８…複合ケーブル、２９…可動ガイド、３０…点検、検査用センサ（作業装置）、３１…エアシリンダ、３２…ラック、３３…ピニオンギヤ、３４…ビークル固定機構（着脱機構）、３５…ビークル固定金具、３６…プーリ回転モータ、３７…かさ歯車、３８…ケーブル長さ調整プーリ（ケーブル処理手段）、３９・・・アイドラローラ（ケーブル処理手段）、４１…ビークル回転機構、４５…上部プーリ、４６…下部プーリ、５０…信号多重化ユニット、５１…中間部リング下面、５２…搬送ビークル（搬送装置）、５４…シュラウドサポートシリンダ、５５…探傷ビークル（移動機構）、５７…目視用カメラ、６０…探傷ビークル（移動機構）、６２…深度センサ、６５…探傷ビークル（移動機構）、６７…加速度センサ、７０…探傷ビークル（移動機構）、７２ａ、７２ｂ…超音波センサ、７５…探傷ビークル（移動機構）、７７ａ、７７ｂ…接触ローラ、７８…検出ドグ、７９ａ、７９ｂ…近接センサ、８０…探傷ビークル（移動機構）、８１ａ…エアチューブ（第１深度センサ）、８１ｂ…エアチューブ（第３深度センサ）、８２ａ…エアチューブ（第２深度センサ）、８２ｂ…エアチューブ（第４深度センサ）

Claims (12)

1. 軸を鉛直にして原子炉圧力容器内に配置されている円筒構造物の外表面に沿って周方向に移動する移動機構と、
   前記移動機構に搭載され、前記円筒構造物に対して作業を行う作業装置と、
   前記円筒構造物上での前記移動機構の初期位置を設定する設置装置と、
   前記移動機構と前記設置装置とを着脱させる着脱機構と、
   前記移動機構を装着した前記設置装置を前記原子炉圧力容器内に搬送する搬送装置と、
   を備え、
   前記設置装置は、前記移動機構が前記円筒構造物表面を前記初期位置から時計回りに移動する場合と反時計回りに移動する場合に応じて、前記移動機構の姿勢を任意の水平軸を中心として回転可能に変更して初期位置に設定可能であることを特徴とする原子炉内作業システム。
2. 前記移動機構は、少なくとも、枠体と、該枠体を前記円筒構造物の外表面に沿って移動させる移動部と、移動時に前記枠体の円筒構造物側から前記枠体の背面側に吐出する流れを形成することにより前記枠体を前記円筒構造物の外表面に吸着させる吸着部とを備えることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業システム。
3. 前記移動機構は、更に、移動時における水深を測定する第１深度センサを搭載していることを特徴とする請求項１または２記載の原子炉内作業システム。
4. 前記移動機構は第２深度センサを更に搭載し、
   前記第２深度センサは、前記移動機構の前記初期位置からの進行方向において、前記第１深度センサよりも後方に配置されたことを特徴とする請求項３記載の原子炉内作業システム。
5. 前記第１深度センサと前記第２深度センサの検出結果を比較結果に基づいて、前記移動機構の進行方向のずれを補正する補正部を備えることを特徴とする請求項４記載の原子炉内作業システム。
6. 前記移動機構は第３深度センサおよび第４深度センサを更に搭載し、
   前記第１深度センサ、前記第２深度センサ、前記第３深度センサおよび前記第４深度センサは水圧を検出するエアチューブであり、
   前記第１深度センサおよび前記第２深度センサは前記移動機構が前記初期位置から時計回りに移動する姿勢において下方に開口するよう配置され、
   前記第３深度センサおよび第４深度センサは前記移動機構が前記初期位置から反時計回りに移動する姿勢において下方に開口するよう配置されていることを特徴とする請求項４記載の原子炉内作業システム。
7. 前記移動機構は、更に、前記枠体の前記背面と直交する面で進行方向と平行な面側に、少なくとも２つのローラを搭載していることを特徴とする請求項１又は２記載の原子炉内作業システム。
8. 前記設置装置は、前記移動機構及び該移動機構と接続されたケーブルを内蔵可能であり、前記移動機構を前記円筒構造物に対して機械的に圧接する展開アームと、前記円筒構造物に対して上下方向の位置を設定する昇降部と、前記移動機構の移動に応じてケーブルの繰出し及び収納を行うケーブル処理手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業システム。
9. 前記設置装置の下部に信号多重化ユニットを備えることを特徴とする請求項８記載の原子炉内作業システム。
10. 前記搬送装置は、遠隔操作可能な、水中ホイストと天井クレーンから構成されることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業システム。
11. 前記搬送装置は、遠隔操作可能な遊泳移動する搬送ビークルであることを特徴とする請求項１記載の原子炉内作業システム。
12. 軸を鉛直にした円筒構造物が原子炉圧力容器内に配置された原子炉の運転停止時に、移動機構に搭載された作業装置を前記円筒構造物の外壁面に沿って移動させることによって作業を行う原子炉内作業方法であって、
    前記原子炉圧力容器の上部が開放され、原子炉圧力容器内で水が満たされた状態で、前記原子炉圧力容器の上方から、前記移動機構を着脱可能に装着した設置装置を搬送する搬送ステップと、
    前記円筒構造物の外壁面での前記移動機構の初期位置を設定する設定ステップと、
    前記設置装置から前記移動機構を脱着させる脱着ステップと、
    前記移動機構を前記円筒構造物の外表面に沿って移動させることにより前記作業装置によって作業を行う作業ステップと、
    を備えることを特徴とする原子炉内作業方法。

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