(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉水が満たされた圧力容器の垂直壁面に吸着しながらこれに沿って無軌道に移動する水中移動ロボットの位置決め方法において、上記炉水中の任意の基準点と、上記ロボット本体とにそれぞれその水深を計測する水深計を設けると共に、ロボット本体に光ビーム投光器と光反射量センサを設け、上記水中移動ロボットを垂直方向に走行させて上記水深計で検出された水深の差から上記圧力容器に対する上記ロボット本体の垂直方向の位置を計測した後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面に沿って９０°旋回させた後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面の水平方向に沿って移動させつつ上記光ビーム投光器から光ビームを照射し、予めその位置が判っている炉内構造物から反射される光ビームの反射量を上記光反射量センサで検出することで上記ロボット本体の水平方向の位置を検出し、これら垂直方向の位置と水平方向の位置から決定される上記圧力容器に対する水中移動ロボットの位置を走行原点としてこの原点を基に上記水中移動ロボットの水平移動量を計測しながら水平方向の位置を検出しつつ、上記水深計で垂直方向の位置を検出することで上記水中移動ロボットの位置を検出するようにしたことを特徴とする水中移動ロボットの位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水が満たされた原子炉圧力容器内の垂直な内壁面に沿って移動しながらこれを検査する水中移動ロボットに係り、特にその圧力容器に対する水中移動ロボットの位置決め方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などの原子力設備はその性質上、高い安全性が要求されることから、ＩＳＩ（供用期間中検査）等の定期検査が義務づけられており、その重要な検査の一つとして超音波探傷方法を用いた原子炉圧力容器の非破壊検査がある。
【０００３】
この超音波探傷による非破壊検査は周知の通り、物体内部に弾性波である超音波を送り込み、その反射の状態によって物体内部の傷や欠陥を非破壊で測定しようとするものであり、具体的には、原子炉圧力容器の外側にレールを設け、このレールに沿って、超音波探傷装置などを備えた移動検査ロボットを走行させながら圧力容器を検査する方法や、圧力容器の外表面に、直接この移動検査ロボットを吸着させて、これをその表面に沿って無軌道に走行させながら検査する方法がある。
【０００４】
このような無軌道式の移動検査ロボットを用いた検査方法の場合、原子炉圧力容器の近傍には、作業員が直接立ち入れないことが多く、この移動検査ロボットの据え付け、制御などは遠隔操作によって行われることから、原子炉圧力容器に対するその移動検査ロボットの位置決めが重要となってくる。そして、この移動検査ロボットの位置決め方法としては、従来、圧力容器表面に設定された任意の基準点に超音波やレーザー距離計を設けると共に、ロボット本体側に走行距離を検出するプラニメータ等を設けて、予めその位置が判っている基準点に対する移動検査ロボットの位置を検出する方法などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来の無軌道式の移動検査ロボットによる検査は、原子炉圧力容器の外側から行われていたが、より高信頼性の検査を行うために、原子炉圧力容器の内面に上述したような無軌道式の移動検査ロボットを設置し、その内部から検査を行うことが検討されている。
【０００６】
しかしながら、この原子炉圧力容器の内部には炉水が満たされていることから、上述したような直接距離を計測するレーザーや超音波などでは水中での減衰が大きい上に、乱反射等が生じるため、水中での移動検査ロボットの正確な位置決めを行うことは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は原子炉圧力容器の炉水中での移動検査ロボットの位置決めを容易且つ正確に行うことができる新規な水中移動ロボットの位置決め方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、炉水が満たされた圧力容器の垂直壁面に吸着しながらこれに沿って無軌道に移動する水中移動ロボットの位置決め方法において、上記炉水中の任意の基準点と、上記ロボット本体とにそれぞれその水深を計測する水深計を設けると共に、ロボット本体に光ビーム投光器と光反射量センサを設け、上記水中移動ロボットを垂直方向に走行させて上記水深計で検出された水深の差から上記圧力容器に対する上記ロボット本体の垂直方向の位置を計測した後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面に沿って９０°旋回させた後、上記水中移動ロボットを上記垂直壁面の水平方向に沿って移動させつつ上記光ビーム投光器から光ビームを照射し、予めその位置が判っている炉内構造物から反射される光ビームの反射量を上記光反射量センサで検出することで上記ロボット本体の水平方向の位置を検出し、これら垂直方向の位置と水平方向の位置から決定される上記圧力容器に対する水中移動ロボットの位置を走行原点としてこの原点を基に上記水中移動ロボットの水平移動量を計測しながら水平方向の位置を検出しつつ、上記水深計で垂直方向の位置を検出することで上記水中移動ロボットの位置を検出するようにしたものである。
【０００９】
従って、炉水が満たされた圧力容器内であっても水中移動ロボットの圧力容器に対する位置を正確に検出することができるため、圧力容器に対する高信頼性の検査を行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の水中移動ロボットの位置決め方法に係る実施の一形態を示したものであり、図中１は略円筒形状をした原子炉圧力容器、２はその圧力容器１内に満たされた炉水、３はその圧力容器１の垂直壁面に吸着しながら走行する水中移動ロボット、４はこの圧力容器１内に収容された炉内構造物であり、特に、この炉内構造物４は炉心をシュラウド４ａと、その周囲に立設された筒状の複数のジェットポンプ４ｂ…、とからなっている。
【００１２】
この水中移動ロボット３は、本出願人が先に提案したもの（特願平６−３１９９７２号）を適用したものであり、図４及び図５に示すような構成をしている。尚、図４はこの水中移動ロボットの一形態を示す部分破断平面図、図５はその側断面図である。図示するように、この水中移動ロボット３は、下方が開口した略円盤状の筒体５ａ内に略矩形状をしたフレーム５ｂを固定してなるロボット本体５に、これを圧力容器１の垂直壁面Ａに吸着する吸着手段６と、このロボット本体５をこの垂直壁面Ａに沿って走行させる走行手段７とを主に備えて構成されている。
【００１３】
すなわち、この吸着手段６は筒体５ａに形成された一対の排水口６ａ，６ａと、この排水口６ａ，６ａ内にそれぞれ位置するスラストファン６ｂ，６ｂと、これら、スラストファン６ｂ，６ｂを駆動するファンモータ６ｃ，６ｃとから主に構成されており、図５に示すように、このスラストファン６ｂ，６ｂによってロボット本体５内の水を排水口６ａ，６ａから強制的に排水させてロボット本体５の内圧をその周囲の水圧より負圧の状態にすることで、図５に示すように、ロボット本体５を圧力容器１の垂直壁面Ａに吸着させるようになっている。一方、走行手段７はロボット本体５のフレーム５ｂ側に取り付けられた一対の走行車輪７ａ，７ａと、これら走行車輪７ａ，７ａをそれぞれ回転駆動する走行モータ７ｂ，７ｂとからなっており、これら走行車輪７ａ，７ａをそれぞれ正逆方向あるいは同じ方向に回転駆動することで壁面Ａ上を直角方向旋回しながらに走行して、垂直壁面Ａ上の任意の位置に移動できるようになっている。また、この走行手段７の近傍には、フリクションローラやロータリーエンコーダーなどからなるプラニメータ８，８が設けられており、垂直壁面Ａ上のロボット本体５の走行距離を検出できるようになっている。尚、これらファンモータ６ｃ，６ｃ、走行モータ７ｂ，７ｂ側の給電線、制御線、プラニメータ８，８の信号線等はロボット本体５に接続されたケーブル９に纏められて図１に示す制御部１０側へ接続されている。
【００１４】
また、図４及び図５に示すように、ロボット本体５を構成する筒体５ａの平面部には、光ビームＢを照射する光ビーム投光器１１と、この光ビームＢの反射量を検出する光反射量センサ１２が設けられており、この光ビーム投光器１１から水平方向、すなわち炉内構造物４方向に光ビームＢを照射すると共に、光反射量センサ１２でこの光ビームＢの反射量を検出してこのロボット本体５と炉内構造物４との距離を計測するようになっている。さらに、この筒体５ａの平面部には、集積化半導体圧力センサや圧電式圧力センサ等からなる水深計１３が設けられており、このロボット本体５が位置する圧力容器１内の水圧を検出するようになっている。そして、これら光ビーム投光器１１、光反射量センサ１２、水深計１３の給電線や信号線等も上記と同様にケーブル９に纏められて光ビーム投光器１１、光反射量センサ１２が制御部１０に付設された水平位置検出部１７側に、水深計１３が水深計測部１６側にそれぞれ接続されている。尚、図４及び図５中１５は空気が充填された浮体であり、ロボット本体５に適度な浮力を与えることによってロボット本体５の重量を相殺して、ロボット本体５の移動を容易にするようになっている。また、図中１４は垂直壁面Ａに接触して転がるボールキャスターであり、上述した走行車輪７ａ，７ａと共にロボット本体５を垂直壁面Ａに３点支持するようになっている。また、図示しないがこのロボット本体５には、その姿勢を検出する重力センサーと、この垂直壁面Ａを探傷すべく上述したような非破壊探傷装置などの検査手段などが備えられているのは勿論である。
【００１５】
次に、このような構成を用いて本発明方法である水中移動ロボットの位置決め方法の一形態を説明する。
【００１６】
先ず、図１に示すように、圧力容器１の炉水内の水面付近に任意の基準点Ｐを設定し、この基準点Ｐにその水深を計測する基準水深計１８を設置すると共に、上述した水中移動ロボット３を図示しないマニュピュレータ等によって圧力容器１の上方から炉水２中に入れた後、これを圧力容器１の垂直壁面Ａに吸着させると共にこれに沿って垂直下方に走行させながら、この水中移動ロボット３を目視やＩＴＶカメラ等によって垂直壁面Ａの任意のおおよその位置に停止させる。
【００１７】
次に、この基準点Ｐに設けられた水深計１８でその水圧を検出すると共に、この水中移動ロボット３の水深計１３でその位置の水圧を検出すると共に、その出力値を制御部１０に付設された水深計測部１６に入力する。水深計測部１６ではこれら２つの水深計１３，１８で検出された水圧の差を計算して、圧力容器１の任意の基準点Ｐから水中移動ロボット３間での距離を計算し、その値を制御部１０に入力する。制御部１０では、この水深計測部１６で計算された任意の基準点Ｐから水中移動ロボット３間での距離と、予め判っている圧力容器１の形状や大きさなどのデータを基に、圧力容器１に対する水中移動ロボット３の垂直方向の位置を特定することができる。すなわち、本発明では、水中移動ロボット３に設けた単一の水深計１３のみでなく、基準点Ｐ側にも水深計１８を設け、これら水深計１３，１８の差を検出するようにしたため、炉水の変動や揺れなどにより、水圧が大きく変動しても正確な水深の計測が可能となる。尚、このような方法によって得られた計測水深と実際の水深を比較した結果、その水深の誤差は僅か０．０２％であり、極めて高精度の水深計測ができることがわかった。
【００１８】
次に、このようにして水中移動ロボット３の圧力容器１に対する垂直方向の位置が特定されたならば、図２に示すように、水中移動ロボット３を垂直壁面Ａに沿って９０°旋回させた後、その光ビーム投光器１１から炉内構造物４方向に光ビームＢを照射しながら、圧力容器１の垂直壁面Ａの水平方向に沿ってゆっくりと移動させてその光ビームＢの反射量の変化を同じく光反射量センサ１２で検出する。一般に、圧力容器１の炉内構造物４としては、図示するような筒状をしたジェットポンプ４ｂがその垂直壁面Ａに最も近い位置に設置されていることから、本実施の形態でもこのジェットポンプ４ｂを光ビームＢによる計測目標構造物とする。すると、その光ビームＢの反射量はジェットポンプ４ｂの表面との距離に比例して変化することから、その出力値が入力される水平位置検出部１７では、その反射量を計測して制御部１０に入力する。制御部１０ではこの水平位置検出部１７からの出力値とプラニメータ等で検出された水中移動ロボット３の走行距離との関係を図３に示すようなグラフィック化し、これからジェットポンプ４ｂの円筒の中心位置を計算する。さらに、制御部１０ではこの円筒の中心位置と、水中移動ロボット３の現在位置とのオフセット距離を計算すると共に、予め判っているこのジェットポンプ４ｂの据付寸法図などを基にして、圧力容器１に対する水中移動ロボット３の水平方向の位置を特定することができる。
【００１９】
そして、このようにして求められた圧力容器１の垂直方向に対する水中移動ロボット３の位置と水平方向に対する位置から圧力容器１に対する水中移動ロボット３の位置が特定されたなら、この位置を水中移動ロボット３の走行原点として位置決めし、その後この原点を基に水中移動ロボット３の移動を計測することになるが、垂直方向については引き続き水深計１３，１８で計測しながら、後は重力センサとプラニメータで軌跡を求めることで、圧力容器１に対する水中移動ロボット３の位置を精度良く検出することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、垂直方向の位置決めに複数の水深計を用いると共に、水平方向の位置決めに、炉内構造物に照射した光ビームの反射量を利用するようにしたことから、圧力容器に対する水中移動ロボットの位置決めを精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ矢視図である。
【図３】光反射量センサーと水中移動ロボットの走行距離の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明方法に用いる水中移動ロボットの一形態を示す一部破断平面図である。
【図５】本発明方法に用いる水中移動ロボットの一形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  原子炉圧力容器
２  炉水
３  水中移動ロボット
４  炉内構造物
５  ロボット本体
１１  光ビーム投光器
１２  光反射量センサ
１３，１８      水深計
Ａ  垂直壁面
Ｂ  光ビーム
Ｐ  基準点
【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】
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