TWI406298B - 在一核子反應器場所處之一核子反應器容器、一用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法 - Google Patents

Description

在一核子反應器場所處之一核子反應器容器、一用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法

本發明係關於一種在核子反應器環境中佈署水下檢查及維修焊接及機械結構之非破壞性檢驗及/或支撐設備的方法，且尤其係關於在核子反應器場所處之核子反應器容器、用過燃料池或設備坑中之任一者中在水下環境中輸送及佈署檢查及/或作業工具。

在諸如反應器容器、用過燃料池或設備坑之核子反應器環境中之浸沒焊接及機械結構需要週期非破壞性檢驗以評估其結構完整性且必要時進行維修，以便確保其功能之連續可靠性及效能。此等檢驗通常在當在鄰近區域中執行高強度之同時維修/改造作業時之停機期間進行，通常具有很有限之近接。用於執行維修作業之非破壞性檢驗及支撐設備可包括(例如)多種定製工具夾具、相機、電纜捲軸、推挽裝置、伸縮臂/總成、液壓系統、真空軟管、渦流探測器及其他設備。

用於輸送及定位非破壞性檢驗設備以用以檢驗浸沒焊接及其他結構且在其上作業之設備已包括橋、平臺及潛水器。橋及平臺僅具有有限之作業空間量，因此待自其執行之任務經常必須連續進行，藉此延長整個工廠之停機持續時間。又，在使用更換燃料橋以檢查或其他作業時，在燃料移動期間自更換燃料橋不可能存在此種其他活動。潛水器消除了將橋或平臺用於大多數任務之需要，因此減少了排程衝突且允許並行執行作業。然而，潛水器具有高購置成本，且在管理其分佈及遞送系統時自維護觀點可見其趨向於較昂貴且相對複雜。因此，已產生對遞送待用於執行水下非破壞性檢驗及維護作業之設備之方法的需要，該設備以如下方式進行作業：其排除在檢驗或維護之附近發生之其他活動(亦即，核子燃料移動)之障礙物或干擾，且提供在反應器容器、設備坑及用過燃料池中關鍵及非關鍵作業路徑之通用性及能力。

根據本發明之一較佳態樣，提供一種在一核子反應器場所處之一核子反應器容器、一用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法，該方法包含以下步驟(a)使一平臺浮動於覆蓋該反應器容器、該用過燃料池及該設備坑中之一者之一部分的水池中之水面上，及(b)自該浮動平臺佈署一檢查裝置或一工具至水面以下之一目標位點以於該目標位點處檢查或執行作業。

在本發明之另一態樣中，提供一種在一核子反應器場所處之一用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法，其包含以下步驟：(a)自一核子反應器容器移除一蒸氣乾燥器且將該乾燥器安置於該用過燃料池及設備坑中之一者中；(b)自該蒸氣乾燥器支撐一框架，該乾燥器鄰近覆蓋該用過燃料池及該設備坑中之一者之一部分的水池中之水面及(c)自該框架將一檢查裝置或一工具佈署至該水面以下之一目標位點以於該目標位點處檢查或執行作業。

現參看圖式，特定言之參看圖1，圖1說明一由一反應器屏蔽壁12圍繞之核子反應器容器10，兩者均安置於一乾井14中。反應器容器10安置於一由一屏蔽建築物18圍繞之圍阻結構16內。在圖1中，反應器容器之上部壓力圓頂20說明為緊固至容器10。在壓力圓頂20上方之上部空腔或池區域22中，反應器容器由底部區域24(亦即，在浸水空腔或上部池22中之水平面上方之區域)圍繞。應瞭解，當在反應器容器10內執行作業時，池區域22中之水平面上升至一尚未達到底部區域24之高度(例如，在底部區域24下方約6吋)，使得在移除壓力圓頂20後反應器容器之內部維持在水下。在圖2中，已自容器10移除壓力圓頂20，從而暴露通常用於將圓頂緊固至容器10之螺栓27。

根據本發明之一較佳實施例，提供一種用於輸送及佈署用於對焊接及機械結構進行水下檢查及作業之檢查及其他作業設備之方法。再次參看圖2，圖2說明在一端緊固至可延伸及可收縮(例如)伸縮桿32之浮動平臺30。桿32之相對端連接至一導引器34以用於環繞水平軸線樞軸移動。導引器34可環繞一沿著底部區域24之軌道35移位。平臺30包括一電纜捲軸36及一用於自電纜捲軸36佈署電纜40且將電纜40收縮於電纜捲軸36上之馬達38。電纜40在其下端承載上述檢查或作業工具中之任一者或一者以上。應瞭解，本發明不限於任何特定類型之檢查或作業工具，但可用於將任何檢查或作業工具定位於核子建築物環境中之任何水下位點以執行能夠由水下工具執行之任何任務。

平臺30大體上可包含可浮在池區域22中之水面上的任何形式之結構。舉例而言，平臺30可由緊固在一起之漂浮裝置之總成形成以用於在池22中之水面上支撐電纜捲軸、馬達、電纜及其他設備。藉由將導引器34定位於沿軌道35之選定圓周位置，且藉由桿32延伸及收縮以及環繞桿與導引器34之間的連接處之水平軸線樞轉之能力，應瞭解電纜40可垂直定位於任何所要水下目標位點上方，在該目標位點處將進行檢查或在其上執行作業且不管池區域22中之水平面。當然可使用自底部區域24之控制臺或自其他地方穿過桿32至馬達38之電導線來實現對馬達38及電纜捲軸36之控制。亦可實行無線控制。

參看圖3，圖3說明浮動作業平臺之另一實施例。在圖3中，浮動平臺50可包含漂浮裝置之總成，例如支撐甲板52之浮橋，在甲板52上安裝有將伸縮桿56之末端樞軸安裝至浮動平臺50的側部支撐件54。圖3中亦說明一電纜驅動器58，其耦接至滑輪60以用於導引電纜穿過平臺50之甲板52中的中央開口62。電纜自卷軸60沿著桿56延伸至安裝於小車66上之電纜捲軸64。桿56之外部末端安裝於由小車66承載之水平樞軸上以用於環繞水平軸線68樞軸移動。水平樞軸接著安裝於由軸線70指示之垂直樞軸上。桿環繞垂直軸線及水平軸線之移動可由馬達控制或手動控制。小車66可具有車輪72，其使得小車能夠沿著底部表面24滾動或被導引於底部表面軌條上。又，電纜捲軸64可經彈簧加載以偏壓電纜以用於收縮。

藉由將桿安裝於上水平及垂直軸線上，該桿可橫向擺動以使平臺50沿著水面在大體弧狀路徑中位移且可視反應器容器之池區域中之水平面而定來調節高度變化。藉由結合桿環繞水平及垂直軸線之受控移動一起來延伸或收縮該伸縮桿56，平臺50可定位於池區域內之任何表面位置處且因此垂直覆蓋檢查或作業之目標位點。當適當定位時，致動電纜驅動器58以將承載工具之電纜延伸至水下目標位點以執行檢查或作業。應瞭解，電纜捲軸64無需由小車66承載，但可如圖2所說明之實施例直接定位於平臺50上。

參看圖4，其說明另一形式之浮動平臺80。在此實施例中，平臺80包含漂浮裝置之總成，例如浮橋，其用於承載用於支撐電纜捲軸84及驅動電纜捲軸84之馬達86的結構82。平臺80可藉由一對可撓性線88而繫栓至底部區域24。

線88之外側端可固定至底部區域或固定至如先前所描述之可移動導引器或小車。為定位平臺80，可由平臺80承載方向控制之推進器90。推進器90可具有電動馬達驅動之葉輪，其可環繞垂直軸線旋轉以在任何橫向方向上賦予平臺80推力，亦即環繞垂直軸線旋轉360°。藉由旋轉地定位推進器90，平臺80可被輸送至一水下目標位點且佈署於其上。線88中之一者可承載用於馬達86之電源以驅動電纜捲軸84以及驅動及定位推進器90。亦在圖2中說明此實施例之浮動平臺80，儘管應瞭解通常將使用平臺30或80中之僅一者。

現參看圖5，圖5說明用於定位檢查或作業工具之另一機構。在此實施例中，浮動平臺91承載與先前實施例中類似之電纜捲軸及馬達以用於佈署電纜以將檢查或作業工具懸吊於所要位置處。在此實施例中，平臺91亦包括電纜94所附著之四個電纜捲軸93。電纜94之相對端附著至環繞反應器容器上方之底部區域的固定位置。電纜捲軸93相對於彼此定向為90°，且因此電纜94相對於彼此定向為90°。藉由選擇性地捲繞及展開電纜捲軸93中之不同卷軸，可將浮動平臺91定位於反應器容器內之檢查或作業位置上方，使得可降低檢查或作業工具以執行其預期功能。舉例而言，藉由捲繞卷軸93中之一者上之電纜且自相對卷軸93展開電纜，且自剩餘兩個電纜捲軸展開電纜，浮動平臺可沿著捲繞於電纜捲軸上之電纜的方向移位。因此，藉由不同地捲繞及展開不同電纜，平臺可在反應器容器中之任何預期位置上方移位。應瞭解，在此實施例中使用四個電纜捲軸執行之移動亦可使用固定電纜及一驅動機構以沿著電纜長度移動浮動平臺來實現。亦應瞭解可藉由使用驅動滾筒替代電纜捲軸93來實現類似運動。

應瞭解，可在任何反應器容器中利用不同類型平臺中之一或多者以在水下將檢查裝置及/或工具定位於目標位點。又，本文之浮動平臺不僅可用於反應器容器之上部池22中，而且可為了類似目的而用於反應器建築物中之浸水設備坑或燃料儲存池中。舉例而言，且參看圖6中所說明反應器建築物之一部分的示意平面圖，上部池22可具有一屏蔽壁，且在反應器壁102與用過燃料儲存池104之間具有一可移除閘100。設備坑106可具有將井與該坑分隔之屏蔽塊108。本文所揭示之不同平臺中之任一者可用於此等浸水區域中，該等區域浸入水中至對應於上部池22中之水面高度的高度。

在圖7中所說明之本文另一實施例中，其示意性地說明位於用過燃料池或設備坑上方之蒸氣乾燥器110。用於將蒸氣乾燥器安裝於鄰近反應器容器之上端的安裝凸耳112可用於支撐蒸氣乾燥器上方之一框架114。該框架可包含在蒸氣乾燥器之中心處相交之兩個支撐臂。框架之中心可樞軸地安裝一自電纜承載檢查裝置118的桿116以環繞乾燥器之垂直軸線樞轉全360°。桿116在長度上可伸縮或固定(若需要)。藉由將框架114安裝於蒸氣乾燥器上，檢查工具操作藉由使操作者能夠在與用於追蹤及報告檢查進程及結構之座標系統相同的座標系統中驅動工具而被簡化。舉例而言，檢查桿之角度位置將與乾燥器外部之檢查位置的座標位置相同。檢查電纜之延伸及收縮可經校準以表示乾燥器高度。另外，因為檢查裝置之徑向及高度軸線關於乾燥器極座標系統而對準及校準，所以可使用直接來自運動控制器之檢查裝置位置反饋資訊來量測項目。可將一指向裝置(未圖示)添加至檢查頭以改良量測之準確性。或者，可將框架安裝至用過燃料池或設備坑中之安裝凸耳，且浸沒於池或坑中之水平面以下。此使得通過更換燃料平臺及作業平臺並無障礙。

雖然本發明已關於當前作為最實用且較佳之實施例而描述，但應瞭解本發明不應限於所揭示之實施例，相反地，本發明意欲涵蓋包括於附屬申請專利範圍之精神及範疇內之多種修改及均等配置。

10．．．核子反應器容器

12．．．反應器屏蔽壁

14．．．乾井

16．．．圍阻結構

18．．．屏蔽建築物

20．．．壓力圓頂

22．．．上部空腔、池區域

24．．．底部區域

27．．．螺栓

30．．．浮動平臺

32．．．伸縮桿

34．．．導引器

35．．．軌道

36．．．電纜捲軸

38．．．馬達

40．．．電纜

50．．．平臺

52．．．甲板

54．．．側部支撐件

56．．．伸縮桿

58．．．電纜驅動器

60．．．滑輪

62．．．中央開口

64．．．電纜捲軸

66．．．小車

68．．．水平軸線

70．．．軸線

72．．．車輪

80．．．浮動平臺

82．．．結構

84．．．電纜捲軸

86．．．馬達

88．．．線

90．．．推進器

91．．．浮動平臺

93．．．電纜捲軸

94．．．電纜

100．．．可移除閘

102．．．反應器壁

104．．．用過燃料儲存池

106．．．設備坑

108．．．屏蔽塊

110．．．蒸氣乾燥器

112．．．安裝凸耳

114．．．框架

116．．．桿

118．．．檢查裝置

圖1為說明圍阻及屏蔽建築物之反應器建築物之剖面示意圖；圖2為移除上部壓力圓頂之反應器容器之空腔或上部池區域的局部透視圖，且說明一環繞該容器之底部區域；圖3為說明用於自環繞上部池區域之底部區域佈署浮動平臺以用於支撐輸送及佈署檢查及其他工具至一水下位點的機構的透視圖；圖4為根據本發明之一較佳實施例之另一形式之浮動平臺的透視圖；圖5為用於佈署浮動平臺之另一機構之透視圖；及圖6為說明用過燃料儲存池與設備坑靠著覆蓋反應器容器之上部池的反應器建築物的示意平面圖；圖7為安裝至位於用過燃料池或設備坑中之蒸氣乾燥器之凸耳的框架的局部透視圖。

10．．．核子反應器容器

12．．．反應器屏蔽壁

14．．．乾井

16．．．圍阻結構

18．．．屏蔽建築物

20．．．壓力圓頂

22．．．上部空腔、池區域

24．．．底部區域

Claims (15)

1. 一種在一核子反應器場所處之一核子反應器容器、一被一底部區域環繞之用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法，其包含以下步驟：(a)使一平臺浮動於一覆蓋該反應器容器、該用過燃料池及該設備坑中之一者之一部分的水池中之水面上；(b)將一桿耦接於該浮動平臺與一可相對於該底部區域移動之桿支撐結構之間；及(c)自該浮動平臺將一檢查裝置或一工具佈署至該水面以下之一目標位點以於該目標位點處檢查或執行作業。
2. 如請求項1之方法包括在該平臺上提供至少一個推進器以沿著該水面驅動該平臺至一位置，該水面覆蓋該反應器容器、該用過燃料池及該設備坑中之該一者內的該水下目標位點。
3. 如請求項1之方法，其中該桿係一伸縮桿，該方法包含藉由延伸及收縮該伸縮桿來使該平臺朝向或遠離該支撐結構而移位。
4. 如請求項3之方法包括環繞一大體垂直延伸之軸線旋轉該伸縮桿以沿著該水面側向移位該平臺。
5. 如請求項1之方法包括自該浮動平臺獨自支撐該檢查裝置或工具之重量。
6. 如請求項1之方法，其中該佈署步驟包括自該平臺延伸一電纜以支撐鄰近於該反應器容器、該用過燃料池及該 設備坑中之該一者內的該目標位點的該檢查裝置或工具。
7. 如請求項1之方法包括在該平臺上提供一電纜驅動器，且自該電纜驅動器延伸或收縮一支撐該檢查裝置或工具之電纜。
8. 如請求項1之方法包括：在該支撐結構上提供一電纜捲軸及在該浮動平臺上提供一電纜驅動器；沿著該電纜捲軸與該電纜驅動器之間的該桿來定位一電纜；及自該平臺延伸該電纜以支撐鄰近於該反應器容器、該用過燃料池及該設備坑中之該一者中的目標位點的該檢查裝置或工具。
9. 如請求項1之方法，其中步驟(a)包括將該平臺浮動於一覆蓋該核子反應器容器中之一目標位點之一位置，而步驟(b)包括自該浮動平臺將該檢查裝置或工具佈署至該核子反應器容器中之該目標位點。
10. 如請求項1之方法，其中步驟(a)包括將該平臺浮動於一覆蓋該設備坑中之該目標位點之一位置，而步驟(b)包括自該浮動平臺將該檢查裝置或工具佈署至該設備坑中之該目標位點。
11. 如請求項1之方法，其中步驟(a)包括將該平臺浮動於一覆蓋該已用過燃料池中之該目標位點之一位置，而步驟(b)包括自該浮動平臺將該檢查裝置或工具佈署至該已用過燃料池中之該目標位點。
12. 一種在一核子反應器場所處之一核子反應器容器、一被 一底部區域環繞之用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法，其包含以下步驟：(a)使一平臺浮動於一覆蓋該反應器容器、該用過燃料池及該設備坑中之一者之一部分的水池中之水面上；(b)自該浮動平臺將一檢查裝置或一工具佈署至該水面以下之一目標位點以於該目標位點處檢查或執行作業；包含在該平臺上附著至少四個電纜捲軸，提供固定在該電纜捲軸相對端之電纜至相對於該核子反應器容器、該已用過燃料池或該設備坑成大致90°間隔之固定位置，並相對於該電纜捲軸選擇性地捲繞及展開電纜，以沿著該水面移位該浮動平臺，而將該檢查工具或裝置定位於該目標位點上。
13. 一種在一核子反應器場所處之一已用過燃料池或一設備坑中之至少一者之水下環境中檢查或利用工具的方法，其包含以下步驟：(a)自一核子反應器容器移除一蒸氣乾燥器且將該乾燥器安置於該用過燃料池及設備坑中之一者中；(b)自該蒸氣乾燥器支撐一框架，該乾燥器鄰近覆蓋該用過燃料池及該設備坑中之一者之一部分的一水池中之水面；及(c)自該框架將一檢查裝置或一工具佈署至該水面以下之一目標位點以於該目標位點處檢查或執行作業。
14. 如請求項13之方法，其中該佈署步驟包括自該框架延伸 一電纜以支撐該鄰近於該用過燃料池及該設備坑之一者中之該目標位點之該檢查裝置或一工具。
15. 如請求項13之方法，包括在該框架上提供一電纜驅動器，且自該電纜驅動器延伸或收縮一支撐該檢查裝置或工具之電纜。