(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側にトラニオンを備え別の側面に案内突起もしくは案内溝を有する鍔を備えたターゲット保管容器を搭載するターゲット容器交換台車において、前記ターゲット保管容器を搭載するときに前記トラニオンを支持する１対のトラニオン支持台と、前記鍔を支持する鍔支持台を備え、前記１対のトラニオン支持台がそれぞれ、前記ターゲット保管容器を横に寝せたときに前記トラニオンが前記トラニオン支持台の支持面から離れるように前記ターゲット保管容器を持ち上げかつ前記トラニオンの軸方向に移動できるように下から支える回転体支持装置を備えるとともに前記トラニオンを外側から付勢するバネを備え、前記鍔支持台が前記案内突起もしくは案内溝に嵌合する案内溝もしくは案内突起を有する受け具を備え、該受け具が水平方向かつ台車進行方向に垂直な方向に摺動できるように支持され、さらに該受け具の両側にそれぞれ内側に付勢するバネを備えることを特徴とするターゲット容器交換台車。
【請求項２】
さらに、前記トラニオン支持台と鍔支持台を搭載する台座が垂直方向に高さを調整する高さ方向調整機構を備えることを特徴とする請求項１記載のターゲット容器交換台車。
【請求項３】
前記高さ方向調整機構が、前記台座の４隅に設けられた空気バネであって、前記台座の高さに連動する高さセンサの出力に基づいて前記台座の高さが一定になるように自動的に空気圧を調整する自動レベリング機構を備えることを特徴とする請求項２記載のターゲット容器交換台車。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のターゲット容器交換台車において、ターゲット保管容器に代えて、前記トラニオン支持台に適合するトラニオンと前記鍔支持台に適合する案内溝もしくは案内突起を有するターゲット容器取扱治具を用いて、セーフティハルを外したターゲット容器を扱うことができるようにしたことを特徴とするターゲット容器交換台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中性子散乱施設で使用されるターゲット容器交換台車に関し、特にセーフティハル分離型ターゲット容器の交換に使用するターゲット容器交換台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中性子散乱施設で用いるターゲット容器は、数ヶ月程度の照射実験で材料が劣化するため交換が必要となる。しかもターゲット容器は高度に放射化しているため、その交換作業は遠隔かつ自動で実施する必要がある。
ターゲット容器は、交換台車に搭載された保管容器から引き出されターゲットトロリの先端前面にボルトで固定された後に、照射室に挿入して使用される。ターゲット容器の寿命が来るとターゲットトロリごと照射室から引き出されて交換室に退き、空の保管容器を水平に搭載した交換台車をターゲットトロリの前方に配置してターゲット容器を切り離して保管容器に収納し、保管容器ごと保管場所に移動して長期保管する。
【０００３】
ターゲット容器は、ターゲット容器本体とセーフティハルから構成される。セーフティハルはターゲット容器本体を外側から包み込むように格納し、ターゲット容器本体が破損した場合に漏洩した水銀が周囲に飛散して拡大することを防止するためのものである。
ターゲット容器には、セーフティハルの端部フランジをターゲット容器本体のフランジに固定した一体型構造のものと、セーフティハルのフランジをターゲット容器本体のフランジと独立にターゲットトロリのフランジに止めるようにしたセーフティハル分離型構造の２つがある。
【０００４】
セーフティハル一体型ターゲット容器を扱うときには、ターゲットトロリの前端面とターゲット容器取り付け面にテーパを有する位置決めピンとピンに嵌合する嵌合穴のそれぞれ一方を備えて、ターゲット容器交換台車をターゲットトロリに向けて進行させるにつれて嵌め合ったピンと穴が倣うようにターゲット容器の位置が修正されて、最終的にターゲットトロリの前面にターゲット容器が接合するようになっている。
【０００５】
この方法は位置決めピンと嵌合穴の位置誤差が、両者を近づけたときの初めの状態で両者が係合しない程に大きくなければ有効に作動する。ターゲット容器交換台車はレール走行方式であるためターゲットトロリに対して適当な位置精度を確保することが可能である。さらに取扱設備の合理化および簡素化のためターゲット容器を保管容器に入れて取扱うようにしたものでは、この保管容器を交換台車に搭載するときにトラニオン機構を用いることで、保管容器と交換台車の位置決めも適当な位置精度を確保することができる。
【０００６】
ただし、ピンと嵌合穴に多少の位置誤差があってもきちんと嵌合するようにするためには、ターゲット容器が保管容器の内部である程度自由に動けるようにする必要があり、保管容器の内径寸法はターゲット容器の外形寸法に比べて余裕を持たせている。この寸法余裕のために、室内クレーンにより移送するときや交換台車に据え付けるときに、ターゲット容器が保管容器内でずれて所定の精度が得られない場合もあった。
また、嵌合時にターゲット容器が保管容器内で摺動するような構造では、摩擦抵抗により円滑な倣い動作ができない場合があった。
このような不都合を防ぐため、保管容器の内にターゲット容器が多少移動できるようにバネ等で支持する機構を備えることもできる。ただし、保管容器は使用済ターゲット容器と共に廃棄物になることから、複雑で高価な構造を有するものは好ましくない。
【０００７】
一方、セーフティハル分離型ターゲット容器は基本構造は一体型ターゲット容器と同じであるが、ターゲットトロリにターゲット容器本体を取り付けた後からセーフティハルを接続するようにすることにより接続部の形状を整理したもので、セーフティハルの取り付けフランジから部品が突出しないようにすることができるため保管容器への収納が容易になり、また、条件が許せば保管容器を使用せずにセーフティハルに直接密封蓋をしてそのまま保管することも可能である。
【０００８】
セーフティハル分離型ターゲット容器を扱うときは、ターゲット容器本体とセーフティハルの取り付け取り外しはそれぞれ別々に行う。ここで、一体型ターゲット容器と同様、移送や保管を１個の保管容器に収納して行うようにして、保管容器内に可動支持機構を備える方式を踏襲すると、保管容器に加えてセーフティハル内部にも同じような支持機構を備える必要が生じる。しかし、セーフティハルとターゲット容器本体の間隙は減速材容器等、周囲の機器との空間的配置などの問題からできるだけ狭くする必要があるので、支持機構を組み込むことが困難である。
【０００９】
また、セーフティハル一体型ターゲット容器の場合は、ターゲット容器本体とセーフティハルを一体に製作しておくためターゲット容器本体とセーフティハルとの位置精度が取付け時に問題とならない上、取付け作業におけるターゲット容器の受取位置の許容範囲が比較的大きい。
しかし、分離型ターゲット容器では、ターゲットトロリに取り付ける時にセーフティハルとターゲット容器本体を位置調整する必要があり、セーフティハルとターゲット容器本体の間には高い距離精度が要求されるので、交換台車上のターゲット容器の位置とターゲットトロリの取り付け面の相対位置が十分厳密に合致するように構成する必要がある。
【００１０】
さらに、ターゲット容器は、高エネルギの粒子ビームを照射され中性子を放出しかつ高レベルに放射化するので、取扱機器の耐放射線性が問題となり、作動油や潤滑材あるいは複雑な機構を利用する方式を避けることが好ましい。
また、中性子散乱施設において、高エネルギビーム照射後の使用済ターゲット容器は放射化する上内部に核破砕生成物などの放射性物質が付着していることもあるため、ターゲット容器の交換や移送等の取扱いは、隔離した室内でマニピュレーターを用いた遠隔操作により作業する必要がある。
したがって、ターゲット容器交換台車に使用する機器もできるだけ単純で可動部を少なくして、保守作業の負荷が小さくなるようにすることが好ましい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ターゲット容器を所定の精度で搭載することができ、かつターゲット容器を円滑に動かせるようにし、位置決めピンによる倣い動作が有効に機能するようにして、精度良くかつ簡単にターゲット容器を交換できるようにしたターゲット容器交換台車を提供することであり、特にセーフティハル分離型ターゲット容器を用いるときにターゲット容器を円滑に交換ができるようなターゲット容器交換台車を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、両側にトラニオンを備え別の側面に案内突起もしくは案内溝を有する鍔を備えたターゲット保管容器を扱うことができる本発明のターゲット容器交換台車は、ターゲット保管容器を搭載するときにそのトラニオンを支持する１対のトラニオン支持台と、案内突起や溝を有する鍔を支持する鍔支持台を備えるもので、１対のトラニオン支持台がそれぞれ、トラニオンを外側から付勢するバネを備え、かつターゲット保管容器を横に寝せたときにトラニオンがトラニオン支持台の支持面から離れるようにターゲット保管容器を持ち上げかつトラニオンの軸方向に移動できるように下から支える回転体支持装置を備え、鍔支持台が案内突起に嵌合する案内溝もしくは案内溝に嵌合する案内突起を有する受け具を備え、この受け具が水平方向かつ台車進行方向に垂直な方向に摺動できるように支持され、さらに受け具の両側にそれぞれ内側に付勢するバネを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のターゲット容器交換台車によれば、搭載するターゲット保管容器を吊り下ろすと２個のトラニオンがトラニオン支持台に案内されて所定位置に収まる。さらに、ターゲット保管容器を横置きするとトラニオン脇の回転支持装置がターゲット保管容器の壁面を支持してトラニオンを浮かせるとともにターゲット保管容器の鍔が鍔支持台で支持され、３点によりターゲット保管容器を水平に支持する。
回転支持装置はターゲット保管容器をトラニオン軸方向に移動可能に支持し、またトラニオンの外側から１対のバネが作用するため、ターゲット保管容器はトラニオン支持台の間のほぼ中央位置に安定する。また、鍔に設けた嵌合部が鍔支持台の受け具と嵌合し、受け具が両側のバネの作用により台車進行軸上に位置するように調整されるため、ターゲット保管容器の軸が台車の進行軸にほぼ一致するように姿勢調整される。
【００１４】
したがって、ターゲット容器交換台車とターゲットトロリの相互位置関係を適切に管理できれば、台車に搭載したターゲット保管容器の位置と姿勢は自動的に適切な状態にすることができる。
また、位置に誤差があってもバネによる支持であるため、ターゲット容器本体やセーフティハルの嵌合部とターゲットトロリ側の嵌合部の倣い動作に従ってターゲット保管容器の位置姿勢が自動的に修正されて、両者が突き合わされるときには位置誤差が全く無くなっている。
本発明のターゲット容器交換台車を用いれば、位置調整機構は繰り返し使用可能な交換台者側に設備されていて、ターゲット容器や使用済みターゲット保管容器など廃棄物となるものには複雑な機構を搭載する必要がないので、経済的である。
【００１５】
さらに、トラニオン支持台と鍔支持台を搭載する台座に、垂直方向に高さを調整する高さ方向調整機構を備えることができる。
上記の本発明のターゲット容器交換台車はトラニオン支持台周辺の装置や鍔支持台がターゲット保管容器を水平方向に移動できるように構成されているため、水平方向の位置ずれについては的確に修正して正確な位置合わせが可能である。
しかし、何らかの原因により垂直方向に位置ずれが生じた場合は的確な対処ができない。そこで、台座自体に高さ方向位置調整機構を設備することにより誤差を修正できるようにすることが好ましい。
位置調整機構には、ネジ棒を使ったもの、カムを使ったもの、ピストンを使ったもの、空気バネを用いたものなど各種のものがある。
【００１６】
特に、高さ方向調整機構として、台座の高さに連動する高さセンサの出力に基づいて台座の高さが一定になるように自動的に空気圧を調整する空気バネ式自動レベリング機構を台座の４隅に設けて用いることが好ましい。
空気バネは駆動機構が単純で空気源しか使わないので耐放射線性能が高いため、ターゲット交換室で使用するのに適している。しかし、空気バネにかかる荷重が変化すると沈み込み量が変化するため、セーフティハル、ターゲット容器部、保管容器など重量の異なる物を搭載して処理する必要がある本発明の装置に使用すると高さ調整作業が煩雑になる。
【００１７】
そこで、空気バネに供給する空気の圧力を高さセンサの出力に基づいて調整するように構成された自動レベリング機構を採用することにより、初めの高さを自動的に維持することができるため、十分扱いやすい実用的なターゲット容器交換台車にすることができる。
また、空気バネを使用するときには、台車が走行するときなどに誘起される振動が長時間持続して実用に支障を来すことがある。そこで、たとえば空気バネのシリンダ室を２分し仕切り板に小孔を設けて流体の粘性抵抗により振動減衰をするように構成すると、特段の機構を使用せず高放射線下で信頼性の高いダンピング機構を得ることができる。
【００１８】
なお、セーフティハル分離型ターゲット容器を扱うときには、ターゲット容器本体とセーフティハルを一緒に収納した容器をそのまま交換台車上にセットして扱う代わりに、初めにターゲット容器本体だけを保管容器から引き出して交換台車にセットしてターゲットトロリ先端に取り付け、その後で保管容器を台車上にセットして収納されたセーフティハルをすでに取り付けたターゲット容器本体の上に被せるように取り付ける方法がある。
このような作業手順を用いるときにも、ターゲット保管容器に代えて、トラニオン支持台に適合するトラニオンと鍔支持台に適合するターゲット容器取扱治具を用いて、セーフティハルを外したターゲット容器本体を扱えるようにしておくことにより対処することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のターゲット容器交換台車について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
図１から図５は本発明の１実施例におけるターゲット容器交換台車を説明する図面、図６から図８は本実施例のターゲット容器交換台車が主に扱うセーフティハル分離型ターゲット容器の例を示す図面、図９から図１２はセーフティハル分離型ターゲット容器を収納して保管するターゲット保管容器を説明する図面、図１３から図１６は保管容器をターゲット容器交換台車に搭載して横置きし蓋体を開けて上に置いた状態を説明する図面、また、図１７から図２０は本実施例のターゲット容器交換台車に用いるターゲット容器取扱治具を説明する図面である。
さらに、図２１から図２４は本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリにターゲット容器を取り付けまた取り外す手順例を示す工程図である。
【００２０】
中性子散乱施設では、タングステン、タンタル、水銀などの重金属材料をターゲット材として高エネルギの陽子ビームを照射し大量の中性子を発生させて利用する。ターゲット材を内蔵したターゲット容器は、ターゲット交換室でターゲットトロリの先端に取り付け、ターゲットトロリを前進させて陽子ビームを照射する照射室の定位置にセットする。ターゲットやターゲット容器は陽子や中性子の照射に伴う材料の劣化が生じるため、特にターゲット容器は数ヶ月使用するとターゲットトロリごとターゲット交換室に引き出して新しいターゲット容器に取り替えることになる。
ターゲット交換室では、架台に載置されたターゲット保管容器をクレーンで吊り下げてターゲット容器交換台車上に移して横置きし、ターゲットトロリ先端のターゲット容器取り付け面と高さを合わせて近付けたり離したりしながら、遠隔操作によりターゲットトロリ先端部にターゲット容器を取り付けたり取り外したりする。
【００２１】
液体金属の水銀をターゲットとして使用すると、ターゲット自体を循環させることができるので外部冷却装置を用いて効果的に冷却できるうえ崩壊物の回収が可能なため、実用上有利である。しかし、水銀ターゲットを用いる場合、万一ターゲット容器が破損したときには放射化した水銀が周囲に大量に飛散するという問題がある。このため、万が一のターゲット容器破損事故にも安全を確保するために、ターゲット容器の外殻に水銀を二重に格納するためのセーフティハルを設ける。セーフティハルは、壁内の内部核発熱冷却のため、壁を２重構造にして内部に冷却水を循環させるようになっている。ターゲット容器本体とセーフティハルはできるだけ接近させ、間隙には熱伝導率の良いヘリウムを充填する。なお、ターゲット容器には、セーフティハルをターゲット容器と一体に形成したセーフティハル一体型と、分離するように形成したセーフティハル分離型がある。
【００２２】
使用済のターゲット容器本体はセーフティハルと共にターゲット保管容器に収納して気中または水中に長期間保管し、放射能を十分減衰させてから廃棄する。使用済のターゲット容器の内部には、毒性が高く放射化しているうえ気化しやすい水銀が残留付着しているため、ターゲット保管容器の蓋は完全に密封する。
【００２３】
図１は本発明の１実施例におけるターゲット容器交換台車を示す斜視図、図２は前方から見た立面図、図３と図４は本実施例のターゲット容器交換台車の主要な部品の斜視図、図５は本実施例に用いる空気バネの作用説明図である。
本実施例のターゲット容器交換台車１は、特にセーフティハル分離型ターゲット容器を扱えるようにしたもので、図１および図２に示すように、搭載台２、走行機構３、高さ調整機構４を備える。
走行機構３は、側面に合計４個の車輪３１と底面のほぼ４隅にサイドローラ３２を備える。車輪３１は、台車に搭載した走行モータ３３により遠隔操作で駆動され、ターゲット交換室の床に敷設されたレール５１の上を走行する。なお走行モータ３３は、同じく台車に搭載されたバッテリ３４から動力が供給される。サイドローラ３２は、レール５１の内側に形成した溝５２に収まり、レール５１の内壁面を回転しながら移動するようになっていて、ターゲット容器交換台車１の位置を正確に決めることができる。
【００２４】
搭載台２の上面には、１対のトラニオン支持台１１と前部芯出し機構１２が設けられている。
トラニオン支持台１１は、ターゲット容器を収納する容器の側面に１対備えるトラニオンを受けて支持するものである。トラニオン支持台１１の内面間隔は支持する容器の幅より僅かに大きくなっており、ターゲットトロリの位置決めピンがターゲット容器のピン嵌合穴に嵌り込んで案内するときに必要な移動が可能である。
トラニオン支持台１１は、図３に拡大して示すように、それぞれ外側にバネ機構１３を備え、内側に回転支持機構１４を備える。バネ機構１３はトラニオンの端部に接する案内板１５を内側に付勢するバネ１６を備える。
【００２５】
回転支持機構１４は、回転ローラ１７を備え、トラニオン支持台１１に支持したターゲット保管容器を横に寝せたときに保管容器の側面を回転ローラ１７が支持してトラニオンがトラニオン支持台１１の支持面から浮くような高さに設けられる。回転ローラ１７の軸はトラニオンの軸と垂直になっていて、ターゲット保管容器が容易にトラニオン軸方向に移動できるようになっている。
なお、バネ機構１３のバネ１６は、ターゲット容器等を収納する容器が上に載ったときに示す回転ローラ１７の静止摩擦力を凌ぐだけの力を発生するように、バネ定数、バネ長、初期圧縮長などが決められている。
【００２６】
また、前部芯出し機構１２は、搭載台２のトラニオン支持台１１より前方に上面が露出するように設置され、図４に拡大して示すように、中央に位置決め用溝１８を備える支持台１９をレール２１の上を滑らかに移動するリニアガイド２０で支持し、両側に設けたバネ２２で付勢して中央に安定させるようにしたものである。
位置決め用溝１８は、前方に開放され後方に壁を設けた形をしており、両側のバネ２２の作用により搭載台２の中心軸上に位置するようになっている。位置決め用溝１８は、前方上方から下りてくる位置決め用突起を受け入れて突起と溝が位置調整して嵌合し突起が垂直になる位置で止めて、その後にバネの力により突起の位置が搭載台２の中心軸位置に来るように調整される。
【００２７】
ターゲット容器本体およびセーフティハルの高さは、ターゲットトロリ前端の取り付け面に設けられた位置決めピンに正確に嵌合するように調整しなければならない。このため、搭載台２と走行機構３の間に高さ調整機構４が設けられている。
高さ調整は、ターゲット容器本体などの嵌合穴と嵌合するときに位置決めピンに発生する反力をたとえばロードセルなどにより検出して、サーボモータなどにより搭載台の高さを調整する方法が考えられる。しかし、耐放射線性や保全性、遠隔操作性、台車に搭載するバッテリの電源容量を考慮すると、高度なセンサや複雑な制御機構、消費電力の大きな機器を用いないようにすることが好ましい。そこで、本実施例では、機構が簡単な空気式バネを用い、さらに、ボンベを空気源とすることにより、電力消費量を節約し保全の手数を省くことにした。
【００２８】
高さ調整機構は、搭載台２の前後左右４箇所に備えた空気バネ４からなるが、単に高さを設定して空気圧を封じ込めておくだけでは、搭載台２上の荷重が変化することにより搭載空気バネ４の高さが変化し、セーフティハルなどの軸高さが変化してしまう。このためたとえばセーフティハルを保管容器に収納するときには、空の保管容器を支持している場合と比較して、セーフティハルをターゲットトロリから切り離して保管容器に預けた状態では、空気バネが縮んで搭載台が沈み、セーフティハルがターゲットトロリに残ったターゲット容器本体に接触して引き出せなくなるおそれがある。
【００２９】
図示しないが、本実施例では、搭載台２に結合したリンクを有するレベリングバルブを備え、搭載台２の高さに応じてリンクの軸が回転して圧縮空気の供給量を調整し、荷重の変化にかかわらず搭載台２の高さを一定に保持するようになっている。
なお、レベリングバルブを位置決めピンを嵌合穴に倣わせるときに働かせると、倣い動作に対する反力となって倣い動作を阻害するので、圧縮空気供給ラインに開閉弁を設けて、ターゲット容器本体やセーフティハルの接続や切り離しなど荷重の変化が予定されるときにのみ作用させている。
空気消費量は少ないので、電気を必要としないガスボンベを用いても空気バネ機構は十分機能する。このように、モータを使用した昇降機構を用いないで、空気バネ機構を採用したため、設備を大幅に簡素化することができた。
【００３０】
また、単純な空気バネを使用すると、走行時に交換台車１が振動すると、これに伴い搭載台２が振動したり振動が収まるまで時間を要して実用に支障を来す可能性がある。そこで、振動を抑制するため空気バネ機構に制振機能を付与することが好ましい。本実施例では、図５に示すように、空気バネ４のシリンダ室４１を小穴４２を設けた仕切り壁で２個の部屋に分割して空気の流れを制約することにより、ピストン４３の動きを抑制して空気バネ機構の振動を抑えるようにしている。このような機構は、別途オイルダンパなどを付属させる必要が無く、しかも構造や作用が極めて簡単なため故障が少なく、高放射線環境下でも十分高い信頼性を確保することができる。
【００３１】
図６は本実施例のターゲット容器交換台車が主に扱うセーフティハル分離型ターゲット容器の例を示す平面断面図、図７はそのターゲット容器をターゲットトロリに取り付けた状態を示す立面断面図、図８は取り付け部を示す断面図である。
本実施例のターゲット容器交換台車１は、特にセーフティハル分離型ターゲット容器の処理に適合するように構成されている。
ターゲット容器６は、ターゲット容器本体６１とセーフティハル６２から構成されている。
【００３２】
ターゲット容器本体６１は、ターゲットである水銀が流れる水銀管路６３と、これをターゲットトロリ７のターゲット本体取り付け面に固定し支持するための支持プレート６４からなる。水銀管路６３は、水銀供給配管から導入した水銀をターゲット容器本体６１先端部分の陽子ビーム照射部分を循環させて水銀排出配管からターゲットトロリ７に回収するように構成されている。
水銀供給配管と水銀排出配管の端部にターゲットトロリ７の水銀配管と接続するフランジを備える。本実施例では、接続切り離し作業を遠隔操作で行う都合上、水銀配管の接続フランジは突き合わせ面の側部にそれぞれくさび状の鍔を設け、突き合わされた２枚のくさび状鍔をテーパを有するタガで一緒に挟み込んで、タガの外周にセットしたネジで締め上げて密着接続するような機構を用いることにより、側部からマニピュレータで簡単に処理できるようにした。
【００３３】
支持プレート６４は水銀管路６３の上下に固定され、端部にターゲットトロリ７に固定するためのフランジ６５を有し、側面は解放されている。これは解放された側面からマニピュレータを挿入して水銀配管の連結あるいは切り離しを行うためである。また、水銀配管の上流と下流にはそれぞれ温度検出端が設けられ、接続端子６６を介してターゲットトロリ７の接続端子と接合されそれぞれの温度測定信号を制御室に伝達して、ターゲット部の異常昇温が起こらないように温度を監視し異常が生じないように温度管理を行えるようになっている。
【００３４】
セーフティハル６２は、ターゲット容器本体６１を包み込むように格納して、容器本体が破損した場合に漏洩水銀を閉じ込め周囲に拡散しないようにして安全を確保するものである。セーフティハル６２の壁は２重壁構造になっていて壁の内に冷却水を循環させる空間を備える。セーフティハル６２の先端部の内壁はターゲット容器本体６１の外面とできるだけ近接するようにして、発生中性子の有効利用を図る。セーフティハル６２の根元部には、ターゲットトロリ７のターゲット容器取り付け面に接続する取り付けフランジ６７を備える。取り付けフランジ６７には冷却水ノズル６８が２個設けられている。
冷却水は、ターゲットトロリ７に搭載される冷却装置から供給され、取り付けフランジ６７に設けられた一方の冷却水ノズルから導入され内部を循環して他方の冷却水ノズルから回収され、循環使用される。
【００３５】
図８に示すように、ターゲットトロリ７のターゲット取り付け面には、ターゲット容器本体６１の取り付けフランジ６５とセーフティハル６２の取り付けフランジ６７のボルト穴に対応するナット穴の他に、位置決めピン７１、７２が設けられていて、ターゲット容器本体６１とセーフティハル６２はそれぞれ別々に位置決めされたうえボルトでターゲット取り付け面に固定される。
なお、ターゲットトロリ７にはヘリウム供給孔７３が設けられていて、ターゲット容器本体の内外圧差による応力の低減、壁クラック発生時の水銀漏洩防止などのため、ターゲット容器本体内の水銀圧と同程度の圧力のヘリウムガスをターゲット容器本体とセーフティハルの間に充填できるようになっている。
【００３６】
図９はセーフティハル分離型ターゲット容器を収納して保管するターゲット保管容器の側面図、図１０はその断面図、図１１はその正面断面図、図１２はターゲット容器を収納した状態を示す一部断面正面図である。
ターゲット保管容器は、使用前のターゲット容器を収納した状態でターゲット交換室に持ち込み、交換台車上に横置きして中身のターゲット容器をターゲットトロリに移設し、またターゲット容器が寿命になった後は交換台車上に横置された状態で受け入れて、クレーンで吊り上げられて保管室まで運ばれ保管架台に吊り下ろされ保管される。
【００３７】
図に示すように、保管容器８は、保管容器本体８１と蓋体８２からなる。蓋体８２は容器本体から張り出すターゲット容器の根元部分をかぶせることができるようにキャップ形状となっている。蓋体８２は、遠隔操作を容易にするため、保管容器本体８１と分離しないようにしてあり、保管容器本体８１の側部に設けた結合ピン８３に長穴８４で結合するようにしてあるので、張り出した根元部分に当たらないところまで蓋体８２を持ち上げてからかぶせることができる。
【００３８】
保管容器本体８１の側面にはトラニオン８５が設けられている。また、ターゲット容器を受け入れる開口部には蓋体８２のフランジを受けて止められる鍔８６が設けられている。その鍔８６の下辺の中央、すなわち保管容器８を交換台車１の上で横置きしたときに下側になる辺の中央に、前部芯出し機構１２の位置決め用溝１８に適合する突起８７が設けられている。
また、保管容器８に収納したターゲット容器本体６１に設けられた熱電対は保管容器８の外部と熱電対補償導線用コネクタを介して熱電対補償導線８８で接続されて、測定信号を伝送してターゲット容器保管時の温度監視をすることができるようになっている。熱電対補償導線用コネクタは、保管容器８内の気体が流通しないような気密構造になっている。
【００３９】
図１３は本実施例のターゲット容器交換台車にターゲット容器を収納したターゲット保管容器を搭載した状態を示す平面図、図１４はその立面図、図１５はその側面図、図１６はその時のトラニオン支持台部分の詳細断面図である。なお、図１３と図１５では煩雑を避けるため蓋体８２の主要部の表示を省略している。
保管容器８はターゲット容器交換台車１に搭載され横置きにされ、蓋体８２は開けられてトラニオン支持台１１の上面で支えられている。
保管容器本体８１は、２個のトラニオン台１１でトラニオン８５を支えられ、保管容器本体８１の鍔８６を前部芯出し機構１４で支えられ、合計３点で搭載台２上に横置き支持される。鍔８６の先端に設けられた位置決め用突起８７は前部芯出し機構１２の位置決め溝１８に係合して、両側のバネ２２によりほぼ中央に保持される。
【００４０】
蓋体８２はフランジ結合を外されて保管容器本体８１の上側に持ち上げられ、その鍔をトラニオン台１１の上面に載せた姿勢で保持される。保管容器本体８１の鍔８６からは、ターゲット容器６の根元部が突出している。
また、図１６に示すように、保管容器８１が横に寝かされると、保管容器８１の表面が回転支持機構１４の回転ローラ１７に当たり、トラニオン８５がトラニオン支持台１１のトラニオン受け溝の底面から僅かに浮き上がると共に、両端に設けられたバネ１６に押されて、押圧力が均衡するような２個のトラニオン台１１のほぼ中央位置に収まる。このとき、保管容器８１の移動方向に回転自在な回転ローラ１７が保管容器８１の動きを助けるので、円滑に位置調整ができる。
【００４１】
セーフティハル分離型ターゲット容器６をターゲットトロリ７に結合するときには、ターゲット容器本体６１とセーフティハル６２を別々に取り出して接合する必要がある。ターゲット容器６を収納した保管容器８を図１６に示すように横に据えて、初めにターゲット容器本体６１をターゲットトロリ７に接続し、その後残ったセーフティハル６２を接続する方法が使えると簡単である。しかし、この方法ではターゲット容器本体６１をセーフティハル６２の内壁で支えて取り付け工作を行わなければならないため、高さ調整の困難や作業中や接続後の摩擦摺動などに不都合があり好ましくない。
【００４２】
そこで、本実施例では、さらにターゲット容器取扱治具を準備して、ターゲット容器本体を別に取り扱うようにした。
図１７は本実施例のターゲット容器交換台車に用いるターゲット容器取扱治具の斜視図、図１８は本実施例のターゲット容器交換台車にターゲット容器を搭載した状態を示す平面図、図１９はその側面図、図２０はその時のトラニオン支持台部分の詳細断面図である。
【００４３】
本実施例に用いるターゲット容器取扱治具９は、枠体９１とターゲット容器受け入れ枠９２と支柱９３からなる。枠体９１はＵ字形に形成され先端部外側に１対のトラニオン９４が設けられ、ブリッジ部にターゲット容器本体６１の側面に当接してターゲット容器本体６１を支持する支持板９５が渡されている。支持板９５からは支柱９３がターゲット容器取扱治具９の軸に垂直の方向に延設され、支柱９３の先端には位置決め用突起９６が設けられている。
【００４４】
また、トラニオン９４の内側にピボット軸受け９７を備えて、ターゲット容器受け入れ枠９２の両脇に設けられたピボット軸９８を回転可能に支持する。ターゲット容器受け入れ枠９２はターゲット容器本体６１の先端部を受け入れて保持するもので、ピボット軸受け９７の軸周りに回転し、受け入れたターゲット容器本体６１の軸がターゲット容器取扱治具９の軸と一致する方向と軸に垂直の方向になる２つの位置を取ることができるようになっている。また、支柱９３の適当な位置にクレーンのフックを掛けるための取っ手９８が設けられている。
【００４５】
ターゲット容器取扱治具９を搭載台２に載せて横置きしトラニオン９４と支柱９３で軸が水平になるように支えると、枠体９１の側面が回転支持機構１４の回転ローラ１７に当たってトラニオン９４が浮き上がり、バネ機構１３のバネ１６の作用によりターゲット容器受け入れ枠９２はほぼ中央に位置するようになり、また、支柱９３も前部芯出し機構１２のバネ２２の作用によりほぼ中央に位置するようになる。
ターゲット容器受け入れ枠９２の開口を上に向けて上方から吊り下げたターゲット容器本体６１を受け入れてから、図１８と図１９に示すように、ターゲット容器本体６１の軸が水平になるように横に寝かせると、予め設定されたターゲットトロリ７のターゲット取り付け軸とターゲット容器本体６１の軸が合致するようになる。
【００４６】
次に、図面を用いて、本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲット容器をターゲットトロリに取り付ける方法および取り外す方法の例を説明する。
図２１は本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリにターゲット容器本体を取り付ける手順を示す工程図、図２２はセーフティハルを取り付ける手順を示す工程図である。
【００４７】
ターゲット容器６をターゲットトロリ７に取り付けるときは、初めにクレーン１０１でターゲット容器取扱治具９を吊り下げてターゲット容器交換台車１上まで搬入し、ターゲット容器取扱治具９のトラニオンがトラニオン支持台１１のトラニオン受け溝に嵌るように取り下ろし（図２１（１））、さらにクレーン１０１を操作してターゲット容器取扱治具９を横に寝かせ、支柱９３が前部芯出し機構１２に係合してターゲット容器取扱治具９の軸が水平になるようにセットする（図２１（２））。すると、ターゲット容器取扱治具９は回転ローラと位置決め溝に案内されて自然に搭載台２上の決められた位置に来るようになる。このとき、ターゲット容器受け入れ枠は開口を垂直上方に向くようにしておく。
【００４８】
こうしてターゲット容器取扱治具９を準備したら、仮置き架台１０２に置かれたターゲット容器を収納した保管容器８の取っ手にクレーン１０１のフックを掛けて蓋体８２の結合を外して蓋体８２を持ち上げ（図２１（３））、蓋体８２を脇に避けてターゲット容器６の上部が露出するようにする（図２１（４））。
ターゲット容器本体６１に設けられた取っ手にクレーン１０１のフックを掛けて吊上げ、ターゲット容器交換台車１の上まで搬送し、開口を上に向けたターゲット容器受け入れ枠に吊り下ろして嵌め込む（図２１（５））。
【００４９】
クレーン１０１をさらに下ろしながら図面右方向に移動させると、ターゲット容器本体６１はターゲット容器取扱治具９の支持板に当たって支持されるところまで倒れて、軸が水平に保持されるようになる（図２１（６））。このとき軸の方向はトラニオン支持台１１に設けられたバネ機構１３と前部芯出し機構１２により調整されているので、台車上の高さ調整機構４により搭載台２の高さを適正に調整すれば、ターゲット容器本体６１の軸の高さと方向はターゲットトロリ７のターゲット取り付け位置と正確に対応するようにすることができる。
【００５０】
ターゲット容器交換台車１をターゲットトロリ７の前面に進め、ターゲットトロリの位置決めピンと支持プレート６４の取り付けフランジの嵌合穴を合せて位置調整して、ターゲット容器本体６１をターゲットトロリと接続する。
ターゲット容器本体６１はターゲット容器交換台車１上の定位置にバネ機構で把持されているため、位置決めピンと嵌合穴の軸が正確に一致していないときにも、ターゲット容器交換台車１を進めるにつれてターゲット容器本体６１が位置変化して倣い、取り付けフランジ同士が合わさるときには両者の位置は完全に合致するようになっている。
【００５１】
配管とケーブルをコネクタで連結し、最後に固定ボルトの締結を行う（図２１（７））。配管などの連結作業は、適当な工具を装着したマニピュレータを支持プレート６４の脇の開口から挿入して操作することにより行うことができる。
ターゲット容器本体６１がターゲットトロリ７のターゲット取り付け面に固定された後は、ターゲット容器交換台車１を後退させて（図２１（８））、クレーン１０１を使ってターゲット容器取り扱い治具９を吊り上げて取り外し、撤去する（図２１（９））。
【００５２】
次に、セーフティハル６２をターゲット容器本体６１の外側に装着する。
仮置き架台１０２にはセーフティハル６２が残された保管容器８が載置されている。この保管容器８の取っ手にクレーン１０１のフックを掛けて蓋体８２を引き起こしながら保管容器８全体を吊り上げて（図２２（１））、ターゲット容器取扱治具９が撤去された後のターゲット容器交換台車１の上まで運んで保管容器８のトラニオン８５がトラニオン支持台１１に収まるように吊り下ろして搭載する（図２２（２））。
さらに、クレーン１０２を操作して保管容器８を横に寝かせ、保管容器本体８１の鍔８６の位置決め突起が前部芯出し機構１２の位置決め溝に嵌るようにした後、蓋体８２のフランジをトラニオン支持台１１の上に載せて、クレーン１０２を外す（図２２（３））。すると、セーフティハル６２の軸は自然に先にセットされたときのターゲット容器本体６１の軸と同じ位置に来て、ターゲットトロリ７のターゲット取り付け位置に正確に対応するようになる。
【００５３】
蓋体８２からクレーンを外し、ターゲット容器交換台車１をターゲットトロリ７の前面に進めて、ターゲットトロリの位置決めピンとセーフティハル６２の取り付けフランジの嵌合穴を合せて位置調整する。セーフティハル６２は保管容器を介してバネ機構で把持されているため、位置決めピンと嵌合穴の軸が正確に一致していないときにも、ターゲット容器交換台車１を進めるにつれてセーフティハル６２が位置変化して倣い、取り付けフランジの位置は完全に合致するようになっている。
また、位置調整精度が高いため、ターゲットトロリ７の取り付け面に固定されたターゲット容器本体６１はセーフティハル６２の内壁に接触しないで奥まで挿入される。
【００５４】
セーフティハル６２をターゲットトロリ７の取り付け面に接続し、冷却水配管をコネクタで接続し、固定ボルトの締結を行う（図２２（５））。
セーフティハル６２がターゲットトロリ７のターゲット取り付け面に固定された後は、ターゲット容器交換台車１を後退させてターゲットトロリ７から離し（図２２（６））、さらに、保管容器８、ターゲット容器交換台車１を交換室から搬出してターゲット取り付け作業を完了する。
【００５５】
最後に、使用済のターゲット容器をターゲットトロリから取り外す手順について説明する。
図２３は本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリからセーフティハルを取り外す手順例を示す工程図、図２４はターゲット容器本体を取り外す手順例を示す工程図である。
初めに、ターゲット容器交換台車１上をターゲットトロリ７の前方に配置し、蓋体９２を開けた保管容器９をターゲット容器交換台車１に搭載して横置きする（図２３（１））。このとき、バネ機構１３、前部芯出し機構１２、高さ調整機構４の作用により、保管容器９の軸は自動的にターゲットトロリ７に取り付けられたターゲット容器６の軸と合致するようになっている。
【００５６】
ターゲット容器交換台車１をターゲットトロリ７の方に進め、まずセーフティハル６２を保管容器８の内に挿入し支持した状態で、配管コネクタを解除し固定ボルトを解除してターゲットトロリ７から切り離し（図２３（２））、ターゲット容器交換台車１を後退させるとターゲットトロリ７にはターゲット容器本体６１が残る（図２３（３））。
次に、セーフティハル６２が収容された保管容器８の取っ手にクレーン１０１のフックを掛けて（図２３（４））、保管容器８を引き起こしながら吊り上げ（図２３（５））、ターゲット容器交換台車１の上から仮置き架台１０２の上に移し吊り下ろして載置した上で、蓋体８２を開けた状態にしておく（図２３（６））。
【００５７】
次に、ターゲット容器取扱治具９をターゲット容器交換台車１の上に搭載して位置調整し（図２４（１））、ターゲットトロリ７の前面に前進させてターゲット容器本体６１をターゲット容器取扱治具９で支持する（図２４（２））。ターゲット容器取扱治具９の軸合わせは、バネ機構１３、前部芯出し機構１２、高さ調整機構４の作用により、自動的に行われる。
配管コネクタを解除し、水銀配管を密閉する配管密閉蓋を取り付け、補償導線の接続を断った上で、固定ボルトを解除してからターゲット容器交換台車１を後退させる。さらに配管密閉蓋に設けられた取っ手にクレーン１０１のフックを掛けて（図２４（３））、ターゲット容器本体６１を引き起こしながら吊り上げ（図２４（４））、仮置き架台１０２の上に搬送して、蓋体８２が開いて上向きになったセーフティハル６２の口に挿入し、補償導線のコネクタを接続する（図２４（５））。
【００５８】
次に、クレーン１０１を保管容器８の取っ手に掛け替えて蓋体８２を引き起こしながら真上に吊り上げて（図２４（６））、再び蓋体８２を保管容器本体８１のフランジに合わせてボルトを締め、保管容器８を密封する（図２４（７））。
その後、クレーン１０２で保管室に搬送して、保管場所に長期保管する。
【００５９】
通常、自動的に位置決めを行うためには、対象物との距離を測定するセンサなどを使用し、測定信号に基づきサーボモータなどを用いたフィードバック制御により動作させる方法が採用される。しかし、ターゲット容器の交換は高放射線環境下で行われるため、機器の寿命や保守性等の観点から電子部品などの使用は制約され、信頼性が高く耐久性のある機構の開発が待たれていた。
本実施例のターゲット容器交換台車では、ターゲット容器の位置決めに電子部品を使用しないため耐久性が高く、また非常に簡素な機構であるにもかかわらず高精度の位置決めが可能で、信頼性も十分ある。このように、本発明により、従来の課題に対する適切な解決方法を提供することができた。
【００６０】
また、交換台車の方に位置決め機構を備えるようにしたので、廃棄物となる保管容器には複雑な機能を持たず機構の簡素化が可能であり、設備総体として費用の節減が可能で合理化ができる。また位置決め機能は、トラニオン等に比較的簡単な機構を付加するだけで可能になるので、設備の簡素化も達成される。
さらに、位置決め機能にバネによる平衡機構を用いているため、ターゲットトロリにターゲット容器などを取り付けるときに正確な位置決めをするため嵌合穴と位置決めピンを用いた場合にも、嵌合動作中にターゲット容器などの位置を自動的に調整することができる。
【００６１】
なお、上記実施例の使用方法の説明は、特に高い組合せ精度が要求されるセーフティハル分離型ターゲット容器の取扱に適用した場合について行ったが、本発明のターゲット容器交換台車を用いて、取扱がより簡単なセーフティハル一体型ターゲット容器の取扱をした場合にも、従来より簡単に交換作業ができることはいうまでもない。
【００６２】
また、上記実施例では、高さ調整機構に空気バネを用いたが、オーバルカムを用いた調整機構など従来良く用いられていた機構を用いることもできる。
さらに、トラニオン支持台から浮かせて水平方向に移動可能に支持する回転機構は回転ローラを用いているが、リニアガイドなど水平方向に円滑に移動する他の装置を用いても良い。
また、前部芯出し機構に位置決め溝を設け、これに咬合する保管容器本体の鍔など突起を設けたが、反対に前部芯出し機構側に突起を設け保管容器などに溝を設けるようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のターゲット容器交換台車は、簡単な機構を組み込むことで、より簡便により精度の高いターゲット容器の位置決めが可能となり、さらに一旦決められた位置についてバネ力による融通性が与えられているため位置決めピンの嵌合動作に対応することができる。したがって、特にターゲットトロリに組み込むときにターゲット容器とセーフティハルを精度良く組み立てなければならないセーフティハル分離型ターゲット容器の交換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における使用済ターゲット保管容器をターゲット容器交換台車に搭載した状態を示す側面図である。
【図２】図１の使用済ターゲット保管容器を前方から見た立面図である。
【図３】本実施例のターゲット容器交換台車のトラニオン支持台先端部の斜視図である。
【図４】本実施例のターゲット容器交換台車の前部芯出し機構の斜視図である。
【図５】本実施例に用いる空気バネの作用説明図である。
【図６】本実施例のターゲット容器交換台車が主に扱うセーフティハル分離型ターゲット容器の例を示す平面断面図である。
【図７】図６のターゲット容器をターゲットトロリに取り付けた状態を示す立面断面図である。
【図８】ターゲット容器とターゲットトロリの取り付け状態を示す断面図である。
【図９】本実施例で用いるターゲット保管容器の側面図である。
【図１０】図９のターゲット保管容器の側面断面図である。
【図１１】図９のターゲット保管容器の正面断面図である。
【図１２】図９のターゲット保管容器にターゲット容器を収納した状態を示す正面一部断面図である。
【図１３】本実施例のターゲット容器交換台車にターゲット保管容器を搭載した状態を示す平面図である。
【図１４】図１３のターゲット容器交換台車の立面図である。
【図１５】図１３のターゲット容器交換台車の側面図である。
【図１６】図１３のターゲット容器交換台車のトラニオン支持台の部分の詳細断面図である。
【図１７】本実施例のターゲット容器交換台車に用いるターゲット容器取扱治具の斜視図である。
【図１８】本実施例のターゲット容器交換台車にターゲット容器取扱治具を使ってターゲット容器を搭載した状態を示す平面図である。
【図１９】図１８の側面図である。
【図２０】図１９のトラニオン支持台の部分の詳細断面図である。
【図２１】本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリにターゲット容器本体を取り付ける手順例を示す工程図である。
【図２２】本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリにセーフティハルを取り付ける手順例を示す工程図である。
【図２３】本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリからセーフティハルを取り外す手順例を示す工程図である。
【図２４】本実施例のターゲット容器交換台車を用いてターゲットトロリからターゲット容器本体を取り外す手順例を示す工程図である。
【符号の説明】
１  ターゲット容器交換台車
２  搭載台
３  走行機構
４  高さ調整機構
６  ターゲット容器
７  ターゲットトロリ
８  保管容器
９  ターゲット容器取扱治具
１１  トラニオン支持台
１２  前部芯出し機構
１３  バネ機構
１４  回転支持機構
１５  案内板
１６  バネ
１７  回転ローラ
１８  位置決め用溝
１９  支持台
２０  リニアガイド
２１  レール
２２  バネ
３１  車輪
３２  サイドローラ
３３  走行モータ
３４  バッテリ
４１  シリンダ室
４２  小穴
４３  ピストン
５１  レール
５２  溝
６１  ターゲット容器本体
６２  セーフティハル
６３  水銀管路
６４  支持プレート
６５  取り付けフランジ
６６  接続端子
６７  取り付けフランジ
６８  冷却水ノズル
７１，７２  位置決めピン
７３  ヘリウム供給孔
８１  保管容器本体
８２  蓋体
８３  結合ピン
８４  長穴
８５  トラニオン
８６  鍔
８７  位置決め用突起
８８  熱電対補償導線
９１  枠体
９２  ターゲット容器受け入れ枠
９３  支柱
９４  トラニオン
９５  支持板
９６  位置決め用突起
９７  ピボット軸受け
９８  ピボット軸
９９  取っ手
１０１  クレーン
１０２  仮置き架台
【図１】
0003549513.tif 000002
【図２】
0003549513.tif 000003
【図３】
0003549513.tif 000004
【図４】
0003549513.tif 000005
【図５】
0003549513.tif 000006
【図６】
0003549513.tif 000007
【図７】
0003549513.tif 000008
【図８】
0003549513.tif 000009
【図９】
0003549513.tif 000010
【図１０】
0003549513.tif 000011
【図１１】
0003549513.tif 000012
【図１２】
0003549513.tif 000013
【図１３】
0003549513.tif 000014
【図１４】
0003549513.tif 000015
【図１５】
0003549513.tif 000016
【図１６】
0003549513.tif 000017
【図１７】
0003549513.tif 000018
【図１８】
0003549513.tif 000019
【図１９】
0003549513.tif 000020
【図２０】
0003549513.tif 000021
【図２１】
0003549513.tif 000022
【図２２】
0003549513.tif 000023
【図２３】
0003549513.tif 000024
【図２４】
0003549513.tif 000025