(57)【要約】【課題】使用済み核燃料貯蔵プール内を容易に移動し、燃料プール内に広範囲に亘って堆積する瓦礫等の被回収物を繊細な操作によって回収することができる浚渫装置を提供することを課題とする。【解決手段】被回収物Ｃを回収する浚渫部１と、前記浚渫部１により回収された前記被回収物Ｃを収容する収容部２と、を備え、前記浚渫部１及び前記収容部２は、水面に浮遊するためのフロートを有する。前記浚渫部１は、前記被回収物Ｃを吸引して回収する吸引部１１と、前記吸引部１１に圧縮空気を注入する空気供給管１２と、前記吸引部１１により吸引された前記被回収物Ｃを前記収容部２に誘導する誘導部１３と、を有する。【選択図】図１
2020034439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被回収物を回収する浚渫部と、
前記浚渫部により回収された前記被回収物を収容する収容部と、を備え、
前記浚渫部及び前記収容部は、水面に浮遊するためのフロートを有していることを特徴とする、浚渫装置。
【請求項２】
前記収容部のフロートは、互いに独立した複数の密閉空間が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の浚渫装置。
【請求項３】
前記浚渫部は、前記被回収物を吸引して回収する吸引部と、
前記吸引部に圧縮空気を注入する空気供給管と、
前記吸引部により吸引された前記被回収物を前記収容部に誘導する誘導部と、を有し、
前記吸引部は、水面より高い位置で前記誘導部と接続されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の浚渫装置。
【請求項４】
前記吸引部は、一端に前記被回収物を吸引する吸引口を有する直管と、
前記誘導部に接続される伸縮可能な蛇腹管と、を有していることを特徴とする、請求項３に記載の浚渫装置。
【請求項５】
前記浚渫部のフロートは、前記吸引口に下限を設ける第１フロートと、
前記蛇腹管の一部を水面より高い位置に保持可能とする第２フロートと、を有し、
前記第１フロートは、前記直管に設けられ、
前記第２フロートは、前記誘導部に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の浚渫装置。
【請求項６】
前記収容部は、前記被回収物を収容する収容かごと、
前記収容かごの外側に設けられた収容かご受箱と、を有し、
前記収容かご及び前記収容かご受箱には、前記被回収物と水を分離可能な複数の孔が設けられていることを特徴する、請求項１〜５の何れかに記載の浚渫装置。
【請求項７】
前記収容部は、前記収容部の下方を囲う水濁防止カーテンをさらに備えていることを特徴とする、請求項６に記載の浚渫装置。
【請求項８】
前記浚渫部及び前記収容部を移動させるための吊り金具と、
吸引位置を操作する操作アームと、
前記吸引位置周辺の状況を確認するカメラと、をさらに備え、
遠隔操作によって、前記浚渫部及び前記収容部の移動と着脱及び吸引操作が可能な構成にされていることを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載の浚渫装置。
【請求項９】
前記収容部の外周には、前記浚渫部を係止可能な係止部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の浚渫装置。
【請求項１０】
前記誘導部は、前記被回収物及び水とともに吸引される空気を分離する空気排出管と、
前記空気排出管によって分離された空気の排出を誘導する空気抜きと、をさらに有していることを特徴とする、請求項３〜５の何れかに記載の浚渫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作によって水底に堆積する瓦礫等の被回収物を吸引して回収するための浚渫装置に関するものである。
【０００２】
水素爆発から数年が経過し、福島第一原子力発電所では、使用済み核燃料貯蔵プール内にある燃料の取出しに向けて、原子炉建屋全体を覆うように散乱した大型の瓦礫から段階的に除去、除染作業が進められている。
【０００３】
大型瓦礫の撤去作業はクレーンを用いて行っている。しかしながら、細かな瓦礫の回収には高度な操作技術が必要であることや、回収可能な瓦礫の大きさが限られている等、クレーンでの瓦礫回収作業には限界があることが指摘されている。そこで、クレーンの代わりにポンプ等を用いた瓦礫等の吸引回収装置が提案され、クレーンにより大型の瓦礫を粉砕して吸引装置で回収する等の方法も検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、高線量の瓦礫等の被回収物を吸引して回収するための吸引回収装置の技術が記載されている。特許文献１には、被回収物を吸引する吸引部と、前記吸引部で吸引された前記被回収物を収容する使い捨て式の収容部と、を備える吸引回収装置の技術が記載されており、吸引部と収容部を分離することにより、作業員が収容部に近接して行う作業を低減可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、大型の瓦礫撤去を完了し、原子炉建屋の環境を整えた後、最終段階である使用済み核燃料の移送を行う前には、燃料プール内に堆積している細かな瓦礫を撤去する必要がある。これは、燃料プール内からの瓦礫の回収と廃棄場所への排出を繰り返し行う作業であり、遠隔操作とプール内における作業場所の容易な移動を可能とし、効率的に作業を行うことが重要である。また、瓦礫の回収作業は、堆積する瓦礫直下に存在する使用済み核燃料棒を傷つけないための繊細な作業が必要である。
【０００７】
しかしながら、燃料プール内に広範囲に亘って堆積する瓦礫回収作業に、特許文献１に記載のような吸引回収装置を採用する場合には、回収したい瓦礫に近い燃料プールの淵に吸引回収装置を設置する必要がある。この場合、回収したい瓦礫の位置に応じて、吸引回収装置の位置を複数回移動する必要があり、作業者の手間となってしまうという問題がある。また、吸引ダクトを長くして吸引回収装置の位置変更回数を減らしたとしても、吸引ダクトが長くなるほど、使用済み核燃料棒を傷つけない繊細な作業が難しくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、使用済み核燃料貯蔵プール内を容易に移動することができる浚渫装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、燃料プール内に広範囲に亘って堆積する瓦礫等の被回収物を繊細な操作によって回収することができる浚渫装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。
本発明の好ましい形態では、被回収物を回収する浚渫部と、前記浚渫部により回収された前記被回収物を収容する収容部と、を備え、前記浚渫部及び前記収容部は、水面に浮遊するためのフロートを有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る浚渫装置によれば、フロートを有しているため、浚渫装置本体を作業開始位置に浮遊させ、浮力を活用することで、より小さい力で容易に装置本体を移動させることができる。すなわち、広範囲に亘って水中に存在する瓦礫等の被回収物を、水面を移動してより近い位置から回収できる。また、浚渫部と収容部とのそれぞれにフロートが設けられていることにより、浚渫部は、収容された被回収物の重さにより沈む収容部の影響を受けることなく個別に、使用済み核燃料棒を傷つけない繊細な操作が可能となる。すなわち、浚渫部が独立して繊細な操作を可能とするため、吸引位置の微調整を行いながら瓦礫の回収作業をすることができる。
【００１１】
本発明の好ましい形態では、前記収容部のフロートは、互いに独立した複数の密閉空間が形成されていることを特徴とする。
このように、収容部のフロート内部を複数個の密閉空間に仕切ることにより、作業中に何らかの損傷を受けた場合にも、空間同士が互いに独立しているため、内部に水が浸入し浮力の低下が全体に及ぶことを抑制し、フロート全体の空気が抜けることを防止することができる。
【００１２】
本発明の好ましい形態では、前記浚渫部は、前記被回収物を吸引して回収する吸引部と、前記吸引部に圧縮空気を注入する空気供給管と、前記吸引部により吸引された前記被回収物を前記収容部に誘導する誘導部と、を有し、前記吸引部は、水面より高い位置で前記誘導部と接続されていることを特徴とする。
このように、吸引部に圧縮空気を注入することで、吸引部の内側の水と空気の混合流体と周辺の水とで密度差が生じ、周辺の水が開口部から入り込み上向きの流れが発生し水面方向に吸い上げられる。この吸い上げられる力を利用することで、水中に存在する被回収物を回収することができる。
【００１３】
本発明の好ましい形態では、前記吸引部は、一端に前記被回収物を吸引する吸引口を有する直管と、前記誘導部に接続される伸縮可能な蛇腹管と、を有していることを特徴とする。
このように、蛇腹管が誘導部に接続され、直管から被回収物を吸引する構成では、蛇腹管の伸縮性を利用することにより、収容部を動かさずとも容易に吸引位置を調整することができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態では、前記浚渫部のフロートは、前記吸引口に下限を設ける第１フロートと、前記蛇腹管の一部を水面より高い位置に保持可能とする第２フロートと、を有し、前記第１フロートは、前記直管に設けられ、前記第２フロートは、前記誘導部に設けられていることを特徴とする。
このように、誘導部と直管にそれぞれ別のフロートが設けられていることで、吸引部を自由に動かすことができる上、排水位置となる蛇腹管と誘導部の接続位置を固定しておくことができ、吸引部の吸引力に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００１５】
本発明の好ましい形態では、前記収容部は、前記被回収物を収容する収容かごと、前記収容かごの外側に設けられた収容かご受箱と、を有し、前記収容かご及び前記収容かご受箱には、前記被回収物と水を分離可能な複数の孔が設けられていることを特徴する。
このように、被回収物が収容される収容かごと、その収容かごの受箱を別体とし、複数の孔を有することにより、水と被回収物を分離することができるため、水を排出し、被回収物のみを取り出すことができる。さらに、収容かごの下にかご受箱があることで、収容かごは被回収物が入る最低限の大きさであれば良く、クレーン等で楊重する際にも扱いやすく、危険な作業を最小限に抑えることができる。
【００１６】
本発明の好ましい形態では、前記収容部は、前記収容部の下方を囲う水濁防止カーテンをさらに備えていることを特徴とする。
このように、収容部を囲うように水濁防止カーテンを設けることで、吸い上げられた被回収物と水の勢いによって収容部周辺が水濁する現象をカーテンの範囲内で抑えることができるため、吸引口周辺をクリアな状態で確認することができる。
【００１７】
本発明の好ましい形態では、前記浚渫部及び前記収容部を移動させるための吊り金具と、吸引位置を操作する操作アームと、前記吸引位置周辺の状況を確認するカメラと、をさらに備え、遠隔操作によって、前記浚渫部及び前記収容部の移動と着脱及び吸引操作が可能な構成にされていることを特徴とする。
このように、吊り金具を有することによりクレーン等を用いて遠隔操作で浚渫部と収容部を作業開始位置まで運搬し、位置の調整が可能となる。
【００１８】
また、一度位置を決め、装置全体を水面に浮遊させた後は、フロートにより浮力が生じるため少しの負荷で移動させることができる。さらに、装置全体を移動させる吊り金具とは別に吸引口（吸引部）を個別に操作することができる操作アームと周囲状況を確認可能なカメラが備えられていることで、使用済み核燃料棒の位置を確認しながら被回収物を回収し、被回収物以外の物を回収したり、核燃料棒を傷つけたりすることを防ぐことができ、位置の微調整も容易に可能となる。
【００１９】
本発明の好ましい形態では、前記収容部の外周には、前記浚渫部を係止可能な係止部が設けられていることを特徴とする。
このように、係止部が設けられていることにより、浚渫部を係止部に係止した状態で収容かごのみを取出すことが可能となり、作業位置から浚渫装置を移動させることなく作業を継続することができる。
【００２０】
本発明の好ましい形態では、前記誘導部は、前記被回収物及び水とともに吸引される空気を分離する空気排出管と、前記空気排出管によって分離された空気の排出を誘導する空気抜きと、をさらに有していることを特徴とする。
このように、誘導部が空気排出管と空気抜きを有していることにより、吸引部により回収される被回収物及び水と空気とを分離することができ、被回収物がスムーズに排出される。
【発明の効果】
【００２１】
開示した技術によれば、使用済み核燃料貯蔵プール内を容易に移動し、燃料プール内に広範囲に亘って堆積する瓦礫等の被回収物を繊細な操作によって回収することができる浚渫装置を提供することができる。
【００２２】
他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る浚渫装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る浚渫装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る浚渫部の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る吸引部及び空気供給管の側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る空気供給部の断面図（図４におけるＩ−Ｉ線断面図）である。
【図６】本発明の一実施形態に係る図４におけるＩＩ−ＩＩ線断面図及び邪魔板の側面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る誘導部の正面図及び側面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る被回収物回収前後の収容かご及び収容かご受箱の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を図面に示した好ましい一実施形態について、図１〜図８を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。
【００２５】
図１及び図２に示す本発明の一実施形態による浚渫装置Ｄは、水中などに堆積した瓦礫等の被回収物Ｃを吸引して回収する装置である。この浚渫装置Ｄは、例えば、原子力発電所の使用済み燃料プール内にある使用済み核燃料棒を覆うように堆積している瓦礫等の被回収物Ｃを吸引して回収することができる。その他にも、水中の被回収物Ｃを回収する場合には、当然に本発明に係る浚渫装置Ｄを採用することができる。
【００２６】
浚渫装置Ｄは、瓦礫等の被回収物Ｃを回収する浚渫部１と、回収された被回収物Ｃを収容する収容部２と、作業者が遠隔操作を行うために必要な吊り金具３と、吸引位置を操作する操作アーム４と、周辺状況を確認するカメラ（不図示）と、を有している。なお、作業者が浚渫部１及び収容部２の遠隔操作を行う操作部などは、作業者の安全が確保された場所に適宜設けられ、作業を確認するための撮影装置なども適宜設けて良い。また、操作アーム４やカメラ等は既設設備であるマニピュレーター等を用いても良い。
浚渫部１及び収容部２は、それぞれ別体として水面に浮遊し、水中での作業を可能とするためのフロートを有している。
【００２７】
図３は、本発明の一実施形態に係る浚渫部１の斜視図であり、浚渫部１を斜め下方から観察している。図１〜図３に示すように、浚渫部１は、被回収物Ｃを吸引する吸引部１１と、吸引部１１に圧縮空気を供給するための空気供給管１２と、吸引部１１で吸引した被回収物Ｃを収容部２に誘導するための誘導部１３と、を有している。空気供給管１２は、圧縮空気を供給する装置、例えばエアコンプレッサ等（不図示）に接続されている。
【００２８】
吸引部１１は、伸縮可能な蛇腹管１１１と直管１１２とで構成され、蛇腹管１１１は一端が水面よりも高い位置で誘導部１３と接続し、他端は、水面と平行に延びた後、大きな曲率半径でカーブしてフランジ付継手１１４により水中で直立した直管１１２と接続されている。つまり、直管１１２は水面に対して略垂直に設けられている。また、直管１１２には、フランジ付継手１１４の反対側端部に、被回収物Ｃを吸引する吸引口１１７が設けられ、吸引口１１７よりも水面側に空気供給部１１８が設けられている。
フランジ付継手１１４下方には、吸引部１１の移動と着脱及び浚渫装置Ｄの移動を遠隔操作で行うための吸引部吊り金具３１とフロート取付部１１６が設けられている。
【００２９】
さらに、吸引部１１と空気供給管１２との距離を一定に保ち、同時に移動可能とするため、両者をまとめ、さらに吸引位置を調節する操作アーム４の接続部となるプレート１１５が直管１１２外周部分に設けられている。本実施形態においてこのプレート１１５は、フランジ付継手１１４よりも下方に２ヶ所設けられているが、少なくとも1つのプレート１１５が設けられていれば、数や位置に制限はない。また、吸引部１１と空気供給管１２を同時に動かすことを可能とし、操作アーム４を接続して吸引部１１の位置を操作することができれば任意の形状のプレート１１５を直管１１２の任意の位置に配置して良い。
なお、操作アーム４が接続するプレート１１５は、吸引口１１７の位置を調整することが目的であるため、吸引口１１７の近くに設けることで、より繊細な操作が可能となる。
【００３０】
フロート取付部１１６には、吸引口１１７に下限を設ける目的及び吸引部１１を所定の位置に保つ目的により設けられた第１フロート１１３が接続されている。第１フロート１１３は吸引口１１７が下方に沈み、吸引口１１７が使用済み核燃料棒や水底に触れることを抑制する目的で設けられているが、操作アーム４により下方に引っ張ることで、吸引口１１７の下方向への微調整が可能となる浮力に設計されている。なお、第１フロート１１３の形状や個数は吸引口１１７に下限を設け、直管１１２及び蛇腹管１１１の一部を水中に一定に保てるだけの浮力を有していれば任意で良い。なお、本実施形態では直管１１２と蛇腹管１１１は水中で接続されている例を示しているが、直管１１２が水面に対して略垂直に設けられ、蛇腹管１１１が水面よりも高い位置で誘導部１３と接続していれば、直管１１２と蛇腹管１１１は水面や水面よりも高い位置で接続することができる。
【００３１】
空気供給部１１８は、直管１１２の下端寄りの周壁に空気供給口１１９を隔てて設けられる。空気供給部１１８は、内部に空間を有するハウジング形式であり、空気供給管１２が接続されると内部に圧縮空気が溜まる。そして、空気供給部１１８内部における直管１１２には、空気供給口１１９が設けられており、空気供給部１１８に溜まった空気が空気供給口１１９より直管１１２に誘導される。
また、直管１１２の先端部（吸引口１１７付近）には、略台形に形成された邪魔板１２１が周壁に一定の間隔で配置され、対象の被回収物Ｃにより設定された粒径範囲の上限値よりも安全率分大きな通路１２２ａ、１２２ｂを備えている。
【００３２】
空気供給口１１９は図４及び図５に示すように、直管１１２の軸心を中心とする放射方向に沿う姿勢とされ、直管１１２を内外方向に貫通して取り付けられている。空気供給口１１９の取り付け方向は、水面から水底の方向に向かって斜め下向きである例を示しているが、空気供給管１２の外れにくさに考慮し、水面に水平な方向や斜め上向き方向としても良い。
【００３３】
吸引部１１においては、被回収物Ｃの粒径範囲の上限値が例えば、１００ミリメートルのように設定される。この数値は、対象となるプール等の水深、先端部構造により異なる数値を設定しても良い。つまり、上限値は、１００ミリメートルよりも大きな値を設定しても良いし、小さな値を設定しても良い。以下の説明において、被回収物Ｃについて設定された粒径範囲は、単に粒径範囲とする。
【００３４】
被回収物Ｃの粒径には、揚程、吸引部１１、直管１１２、誘導部１３の流路の断面形状や、断面積、被回収物Ｃの粒度や形状に関連して制限が生じる。
制限範囲は、実験や数値計算により回収可能な条件を見出して設定すると良い。なお、本発明はモックアップ試験により直管１１２の内径２００ミリメートル、揚程７メートルの条件において粒径１００ミリメートル程度の瓦礫を吸い上げることが確認されている。
【００３５】
以下に示す２つの条件を満たすことにより、邪魔板１２１を通過した粒径範囲の上限値以下の粒径を有する被回収物Ｃは、直管１１２を下方から上方へ通過させて浚渫部１から収容部２に進入させることができる。
第一の条件は直管１１２の内径であり、第二の条件は邪魔板１２１の配列である。直管１１２の内径は、粒径範囲の上限値の２倍以上の寸法にすることが好ましい。なお、この条件は直管１１２の内径の好ましい設計一例であって、直管の内径は粒径範囲の上限値の２倍以上の寸法に限定されるものではない。
【００３６】
被回収物Ｃの粒径上限値を定めるため、直管１１２の下方には邪魔板１２１が設けられている。邪魔板１２１は図６（ａ）に示すように、直管１１２の軸心を中心とする放射方向に沿う姿勢とされており、各邪魔板１２１は、図６（ｂ）に示すような形状に形成されている。長手方向寸法と周方向の配列が以下に示す２つの条件を満たすように設定されている。
第一の条件は直管１１２の中央部では、直管１１２の軸心方向に突出して配置されている邪魔板１２１の内側に粒径範囲の上限値よりも設定された安全率分、大きな直径を備えた一点鎖線で示す通路１２２ａ（図６（ａ）参照）が形成されるという条件である。
第二の条件は直管１１２の内周に、周方向に隣接して配置された邪魔板１２１同士の間に、前述の通路１２２ａと同様の直径を備えた二点鎖線で示す通路１２２ｂ（図６（ａ）参照）が形成されるという条件である。
【００３７】
図７は、本発明の一実施形態に係る誘導部１３の正面図（図７（ａ））及び側面図（図７（ｂ））を示している。誘導部１３は、蛇腹管１１１と接続する吸引管接続部１３１と、誘導部１３本体を水面に独立して浮遊させるための第２フロート１３２と、吸引部１１で吸引された被回収物Ｃを収容部２に誘導する回収物誘導管１３３と、回収物誘導管１３３の下端に設けられた回収物排出口１３４とを有している。
さらに、回収物誘導管１３３に被回収物Ｃ及び水と共に導入されている空気を上方に抜くための空気排出管１３５と、空気排出管１３５を通って誘導部１３の上方に流れる空気を図７の破線矢印に示すように誘導部１３の外へ排出する補助となる空気抜き１３６が設けられている。
【００３８】
誘導部１３を水面に浮遊させる第２フロート１３２は、吸引管接続部１３１よりも下側に設けられている。つまり、吸引管接続部１３１は常に水面より高い位置に固定されるため、そこに接続される蛇腹管１１１も水面よりも高い位置に保たれることとなる。ここで、本実施形態で第２フロート１３２の形状は、本実施形態に示す形に限らず、吸引管接続部１３１を水面より高い位置に保持可能な浮力を有し、回収物排出口１３４から被回収物Ｃが収容部２に誘導される形状であれば良い。
【００３９】
本実施形態に係る浚渫装置Ｄのように、吸引部１１に圧縮空気を注入して吸引力を得る構造では、水面に対して垂直に吸引管（ここでは直管１１２）が配置される必要があり、吸引力に関わる因子が３つ存在する。１つ目は、注入する圧縮空気量、２つ目は、排水口（ここでは吸引管接続部１３１と回収物誘導管１３３との接続部分）の水面からの距離、３つ目は水面から圧縮空気注入部（ここでは空気供給部１１８）までの距離である。本実施形態における直管１１２は、蛇腹管１１１との接続角度、第１フロート１１３の浮力により水面に対して略垂直な角度を保つ構成である。
【００４０】
本実施形態では、空気供給部１１８内部に空気供給口１１９を３つ設けた例を示している。空気供給口１１９は少なくとも１つ設けられていれば良く、個数と供給空気圧力により圧縮空気の注入量を調節可能とする。上述したように、吸引力の調節が可能であるため、空気供給部１１８は、水中の任意の位置に設けて良い。空気供給部１１８の位置や個数は、必要な吸引力から決めれば良い。
【００４１】
図１及び図２に示すように、収容部２は、浚渫部１により回収された被回収物Ｃが収容される収容かご２１と、収容かご２１とは別体として設けられる収容かご受箱２２と、収容かご２１に被回収物Ｃが流入することで生じる水濁を収容部２の範囲に抑えるために、収容部２の周りを囲うように配置される水濁防止カーテン２３とで構成されている。
本実施形態では、収容かご２１及び収容かご受箱２２は、略直方体形状に形成されているが、収容かご受箱２２に収容かご２１が出し入れしやすい適切な隙間を確保して収まるような形状であれば、略円柱形等の任意な形状を選択することができる。
【００４２】
収容かご２１は、収容かご２１本体のフレームとなるかご枠２１１に、４つの側面と底面を塞ぐメッシュプレート２１２が設けられ、被回収物Ｃが上部から流入する構造である。このメッシュプレート２１２は、被回収物Ｃを収容かご２１内部に残し、水と分離するために小孔が複数設けられている。また、かご枠２１１や後述するかご受箱枠２２１は、Ｌ型鋼や平鋼を用いた例を示しているが、材料の材質や形状は必要な強度に合わせて選択して良く、適宜リブやフランジ等を付けて補強して良い。
【００４３】
収容かご受箱２２は、収容かご受箱２２本体のフレームとなるかご受箱枠２２１に、４つの側面を塞ぐパンチプレート２２２が設けられ、上部が開口し、そこに収容かご２１が出し入れしやすい適切な隙間を確保して収まる構造である。このパンチプレート２２２は、収容かご２１により分離された水を通す小孔が複数設けられている。また、収容かご受箱２２には、収容かご２１が出し入れしやすい適切な隙間を確保して収まるため、収容かご２１の重さを受け持ち、かつ浚渫部１とは独立して水面に浮遊させるための第３フロート２２３が設けられている。さらに、水面に平行に配置される蛇腹管１１１の妨げとならないよう、収容かご受箱２２には対向する２面に開口部２２４が設けられている。
なお、メッシュプレート２１２及びパンチプレート２２２の孔のサイズとピッチは、吸引部１１より吸い込まれた水が障害を受けることなく流れ出るように配置される。
【００４４】
第３フロート２２３は、図１及び図２に示すように、開口部２２４が配置されていない２面に接するように設けられている。また、第３フロート２２３は、水中作業にて何らかの損傷を受けることも想定して隔壁２２５を設けており、内部が複数個の密閉空間に仕切られている。そのため、１つの空間が損傷を受けたとしても他の空間に影響を及ぼさない構造としている。本実施形態では、隔壁２２５が水面に垂直な方向に設けられ、内部が４個の空間に仕切られている例を示しているが、水深が深い部分での損傷を考慮し、隔壁２２５は水面に平行に設けられていても良いし、斜め方向等に設けられていても良い。隔壁２２５による仕切り方や個数等に制限は設けていない。
【００４５】
図８は、収容かご２１と収容かご受箱２２の水中への沈み込みの様子を示している。図８（ａ）は、収容かご２１が空の状態が示され、図８（ｂ）は、収容かご２１が被回収物Ｃにより満載である状態が示されている。この沈み込み現象は、収容かご２１に被回収物Ｃが積載することで生じるが、第３フロート２２３が設けられているため、完全に沈むことはない。図８では、水面Ｗが破線で示されている。
【００４６】
開口部２２４は、収容かご２１と収容かご受箱２２は図８のように沈む一方で、独立して浮遊可能な浚渫部１は被回収物Ｃの重さの影響を受けずに一定の位置を保つことを考慮して設けられたものである。被回収物Ｃが堆積を始める前の空の状態での収容かご受箱２２の位置（図８(ａ)参照）を考慮した大きさに設定されているため、収容かご受箱２２と蛇腹管１１１が交錯しない構成になっている。
【００４７】
水濁防止カーテン２３は、吸い上げられた被回収物Ｃ中の細かな砂や礫等と水が収容かご２１のメッシュプレート２１２及び収容かご受箱２２のパンチプレート２２２の孔から排出されることによって生じる収容部２周辺の水濁を、収容部２下方のみに抑えるためのカーテン２３１と、カーテン２３１の位置を一定に保つための第４フロート２３２により、収容部２の周囲を囲うように配置されている。このカーテン２３１には、カーテン２３１が水中で揺れることを抑えるため、カーテン２３１の下方端部には重りとなる固定棒２３６が設けられている。なお実施形態では水底とカーテン２３１下方端部に隙間が存在しているが、想定される水濁の状況により適宜カーテン２３１の長さは変更しても良い。
【００４８】
第４フロート２３２は、第３フロート２２３と同様に、仕切り板２３８により内部が複数個の密閉空間に仕切られているため、１つの空間が損傷を受けたとしても他の空間に影響を及ぼさない構造を採用している。本実施形態では、内部を４個の空間に仕切った例を示したが、空間の個数や、形状によりリスク軽減が可能となる。例えば、より多くの空間に分けた方が、空気漏れを抑制できる可能性が高くなる。そのため、仕切り方や個数等に制限は設けていない。
【００４９】
さらに、第４フロート２３２には、作業中に収容かご２１を移送する際等、吸引部１１を取り外す必要がある際に誘導部１３を収納するための係止部２３７が設けられている。この係止部２３７は、浚渫部１を取り外した後に浮遊して、遠くへ流れてしまうことを防止することかつ、収容かご２１の移送の邪魔にならない位置に設けられていることが好ましい。本実施形態では、これらの点に考慮し、収容部２の外周に設けられている例を示している。
【００５０】
本実施形態では、カーテン２３１は一枚布であり、端部同士をカーテン止２３５で接続し、第４フロート２３２にカーテンレール２３３を設け、カーテンリング２３４により、カーテン２３１を取り付けている例を示したが、より簡便に作業を行うため、カーテン２３１は第４フロート２３２に直接接続されていても良いし、カーテン止２３５により収容部２を囲むように形成せずに、初めから形を成形されたものを用いても良い。
【００５１】
本実施形態に係る浚渫装置Ｄは、クレーン装置Ｇ等を用いて遠隔操作により対象となる使用済み核燃料貯蔵プールに移送し、水面を移動させながら水中に堆積する瓦礫等の被回収物Ｃを吸引して回収することを想定して発明された。そのため、クレーン装置Ｇ等により楊重、又は水面上を牽引するための吊り金具３が設けられている。
吊り金具３は、浚渫装置Ｄの構成要素のうち、別体として独立して移動可能な部位に設けられており、吸引部吊り金具３１、誘導部吊り金具３２、収容かご吊り金具３３、収容かご受箱吊り金具３４、水濁防止カーテン吊り金具３５により構成されている。吊り金具３は、図１及び図２に示す位置に設けられているが、重さのバランス等を考慮して適当な場所に設けることができる。
【００５２】
回収対象の水面まで浚渫装置Ｄを移送した後は、吸引部吊り金具３１のみをクレーン装置Ｇ等で遠隔操作することにより、回収位置まで浚渫装置Ｄを移動させることができる。また、回収作業により収容かご２１が被回収物Ｃで満載となった場合は、吸引部吊り金具３１及び誘導部吊り金具３２により浚渫部１を、第４フロート２３２に設けられた係止部２３７に収納する。その後、収容かご吊り金具３３を用いて収容かご２１のみを回収することで、被回収物Ｃを排出する。さらに作業を続ける場合は、収容かご２１及び浚渫部１を元の位置に戻し作業を続行する。
本実施形態に係る浚渫装置Ｄをクレーン装置Ｇ等で遠隔操作をする際に使用する牽引用のロープは、水中に落ちることが容易に想定できるため、浚渫装置Ｄの移送に耐えることが可能である耐力を有し、水に浮くポリエステルやポリエチレン、ポリプロピレン等の材質で作られているものを使用することが好ましい。
【００５３】
以上のような構成を有する本実施形態に係る浚渫装置Ｄでは、浚渫装置Ｄ本体にフロートが設けられているため、水面に浮遊させ、浮力を活用することで、より小さい力で装置本体を移動させることができる。このため、広範囲に亘る燃料プール内に存在する瓦礫等の被回収物Ｃをより近い位置から回収可能となり、浚渫部１を最小限の長さに抑えることができる。これにより、浚渫装置Ｄ全体をコンパクトに構成することができ、浚渫部１の操作性向上に加え、装置本体の操作性向上が期待できる。
さらに、収容部２が水面に浮遊し、被回収物Ｃと水を分離可能な孔を有しているため、被回収物Ｃと同時に回収される水は、そのままプール内に排出することができる。
【００５４】
また、浚渫部１と収容部２それぞれにフロートを有しているため、収容部２に被回収物Ｃが堆積して重くなることによる影響、例えば収容部２の沈み込み等が発生しても、それに連動して浚渫部１が沈む等、浚渫部１の動作に影響を及ぼすことを抑制することができる。これにより、被回収物Ｃを回収する浚渫部１を収容部２とは別に操作することができ、水中におけるより繊細な操作が可能となる。
これらのフロートによる浮力を活用することにより、水面に浮遊後は、浚渫装置Ｄ全体の移動を全て吸引部吊り金具３１を用いた操作により行うことができる。
【００５５】
本発明で採用している圧縮空気を用いる吸引方法では、吸引部１１に圧縮空気を注入することにより水で満たされた吸引部１１に空気が混ざると、吸引部１１内部に気体の浮上力が発生し、水が上に押し上げられる。つまり、空気が混ざると吸引部１１内の水は相対的に比重が軽くなり吸引部１１内外の水に比重差が生じ、その時上昇する気泡とともに揚水することができる。この水の上昇流により、吸引口１１７周辺に水の吸込流が発生し、被回収物Ｃも一緒に回収される。
このような構造にすることで、吸引部１１と空気供給管１２のみにより被回収物Ｃを吸引して回収することができる極めて簡単な構造となる。なお、ポンプ等の電力を要する機械等を採用することも考えられるが、吸引部１１を採用することにより故障が少なく水中での作業に適した装置を実現することができる。
【００５６】
本実施形態では、蛇腹管１１１と直管１１２が水中で接続され、その接続部分であるフランジ付継手１１４下方に設けられたフロート取付部１１６に第１フロート１１３が設けられているため、直管１１２を常に水面に垂直に保つことができる構成としており、伸縮可能な蛇腹管１１１により吸引口１１７の上下前後左右の位置調整を可能とする。
【００５７】
本実施形態では、上述した吸引力に関わる因子において、吸引力を上げる構成を採用している。例えば、圧縮空気の注入量が多いほど吸引力も上がるため、空気供給口１１９を複数個設け、適宜空気の注入量を調整可能としている。また、排水口（吸引管接続部１３１と回収物誘導管１３３との接続部分）が水面より高い位置でかつなるべく水面からの距離が近い方が吸引力を大きくできるため、本実施形態では、第２フロート１３２により吸引管接続部１３１を水面より高い位置に保ち、蛇腹管１１１の高さも一定に保つことができる構成としている。さらに、水面から圧縮空気注入部までの距離は遠い方が吸引力は増加するため、空気供給部１１８を吸引口１１７の近くに設けている。
【００５８】
一方で、圧縮空気の注入する吸引方法では、水と被回収物Ｃと同時に吸引される空気により被回収物Ｃ及び水の排出に影響を及ぼす可能性が考えられるが、本実施形態のように空気排出管１３５及び空気抜き１３６を設けることにより、誘導部１３まで吸引されてきた被回収物Ｃ及び水が空気の影響を受けることなく、回収物排出口１３４からスムーズに収容部２に排出される。
【００５９】
第３フロート２２３が収容かご受箱２２に設けられ、収容かご受箱２２に収容かご２１が収まる構造としていることにより、収容かご２１に流入した被回収物Ｃの重さを収容かご受箱２２によって受け持つことが可能となる上、収容かご２１を被回収物Ｃが入る最小限の大きさにすることができ、小型化につながる。
被回収物Ｃを収容かご２１から排出する際は、収容かご２１のみを移動し、中身を取り出してから元に戻すことにより続けて作業を行うことができる。収容かご２１を小型にすることで、より安全に被回収物Ｃを別の場所に移す作業が可能となり、さらにより省力で作業が可能となるため、作業時間の短縮が期待できる。なお、収容かご２１を取り出す際には、浚渫部１を先に取り外す必要があり、その際に係止部２３７に誘導部１３を係止することにより、浚渫装置Ｄを移動させずに作業を継続することができる。
【００６０】
水濁防止カーテン２３を用いることにより、吸引口１１７周辺の水濁を抑制し、カメラ（不図示）による視界の確保を可能とする。このために、使用済み核燃料棒を傷つけたり、被回収物Ｃ以外の物を誤吸引したりしてしまうことを抑制することができる。
【００６１】
浚渫装置Ｄに設けられた吊り金具３とフロートにより、浚渫装置Ｄは、対象のプールまでクレーン装置Ｇで移送し、水面に浮遊させた後、浮力が働くためより小さな力で遠隔操作が可能となる。本実施形態において水面に移送した後の移動は、主に吸引部吊り金具３１を遠隔操作することにより可能となる。また、吸引部１１は、クレーン等とは別に、操作アーム４により吸引口１１７の位置を操作することができる。この操作アーム４により、カメラ（不図示）の映像を見ながら遠隔で吸引口１１７の位置を上下前後左右、自在に操作することができる。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、被回収物Ｃを回収する浚渫部１と、浚渫部１により回収された被回収物Ｃを収容する収容部２と、を備え、浚渫部１及び収容部２それぞれに、水面に浮遊するためのフロートを有することにより、浚渫装置Ｄを水面に浮遊させて水底に堆積した瓦礫等の被回収物Ｃを回収することができる。すなわち、広範囲に亘って水中に存在する被回収物Ｃを、水面を移動してより近い位置から回収できる。また、浚渫部１は、収容された被回収物Ｃの重さにより沈む収容部２の影響を受けることなく個別に、使用済み核燃料棒を傷つけないための繊細な操作が可能となる。
【００６３】
さらに、吸引部１１に圧縮空気を注入し、空気の浮上力と比重差により吸引力を得る機構を採用することにより、水中の瓦礫等を、電力を要する機械を用いずとも、故障の少ない簡単な構成で吸引して回収することができる。なお、上記の実施形態では、被回収物Ｃを使用済み核燃料貯蔵プールの水底に堆積した瓦礫を例として示したが、瓦礫以外でも良く、プール以外のダムや貯水池、沿海、湖、沼、川等でも使用可能である。
【００６４】
また、吸引部１１、誘導部１３、収容かご受箱２２、それぞれに別のフロートが設けられていることにより、全ての部分を通る被回収物Ｃの重さ等が全体に影響することを防ぐことができる。例えば、吸引部１１及び誘導部１３にフロートが設けられていなければ、収容かご２１に積載していく被回収物Ｃの重さにより、吸引部１１や誘導部１３も収容かご２１及び収容かご受箱２２と共に沈んでしまい、吸引力の低下につながってしまうが、個別にフロートが設けられていることでそれらを全て回避することができる。
フロート内部を隔壁２２５又は仕切り板２３８を用いて複数個の密閉空間に仕切ることにより、作業中に何らかの損傷を受けた場合にも、空間同士が互いに独立しているため、空気の漏れが全体に及ぶことを抑制し、フロート全体の空気が抜けることを防止することができる。
【００６５】
水面に浮遊する機構を採用している本実施形態に係る浚渫装置Ｄは、フロートによる浮力により楊重して移動する装置等に比べて位置調整が容易にできる。
さらに、水濁防止カーテン２３を設けることにより、水中での吸引作業に係る収容部２下方の水濁を抑制することができる。水濁により水中の様子が不明瞭になると、危険が伴うため、水濁防止カーテン２３を水濁の影響範囲である収容部２を囲むように設け、さらに独立して浮遊可能にすることにより、作業効率と安全性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｄ                  浚渫装置
Ｃ                  被回収物
Ｇ                  クレーン装置
Ｗ                  水面
Ｌ                  吸引管接続部中心位置
１                  浚渫部
２                  収容部
３                  吊り金具
４                  操作アーム
１１                吸引部
１２                空気供給管
１３                誘導部
２１                収容かご
２２                収容かご受箱
２３                水濁防止カーテン
３１                吸引部吊り金具
３２                誘導部吊り金具
３３                収容かご吊り金具
３４                収容かご受箱吊り金具
３５                水濁防止カーテン吊り金具
１１１              蛇腹管
１１２              直管
１１３              第１フロート
１１４              フランジ付継手
１１５              プレート
１１６              フロート取付部
１１７              吸引口
１１８              空気供給部
１１９              空気供給口
１２１              邪魔板
１２２ａ、１２２ｂ  通路
１３１              吸引管接続部
１３２              第２フロート
１３３              回収物誘導管
１３４              回収物排出口
１３５              空気排出管
１３６              空気抜き
２１１              かご枠
２１２              メッシュプレート
２２１              かご受箱枠
２２２              パンチプレート
２２３              第３フロート
２２４              開口部
２２５              隔壁
２３１              カーテン
２３２              第４フロート
２３３              カーテンレール
２３４              カーテンリング
２３５              カーテン止
２３６              固定棒
２３７              係止部
２３８              仕切り板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020034439.tif 000007
【図６】
2020034439.tif 000008
【図７】
2020034439.tif 000009
【図８】
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