(57)【要約】【課題】        機器や配管から漏洩するガスが微少であってもそのガスが漏洩する箇所を特定することができ、さらに、ガスの漏洩箇所の補修を行うことができるレーザを利用したプラント内の点検・補修を行うロボットを提供することにある。【解決手段】  前進及び後進並びに旋回を行う車輪６を複数備えた台車７と、台車７に搭載され、レーザを照射することにより機器や配管からもガスの漏れを検知するレーザ装置８と、台車７内に搭載され、レーザ装置８により検知されたガスの漏れの濃度分布を計測する濃度分布計測装置と、台車７内に搭載され、前記濃度分布計測装置によりガスの濃度が最も高い箇所を損傷箇所と特定する損傷箇所特定装置とを有し、レーザ装置８には、前記損傷箇所特定装置により特定された損傷箇所に上記レーザと異なるレーザを照射して補修する機能をさらに備えたことで、機器や配管から微少のガスが漏洩してもそのガスの漏洩箇所を特定することができ、さらに、ガスの漏洩箇所の補修を行うことができるようにした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを利用したプラント内の点検および補修方法であって、前記プラント内に設置される機器または前記配管から漏洩したガスが前記プラントを区画する所定のセルから排気されたことを検出し、前記所定のセル内にてレーザを照射して前記漏洩したガスの成分を特定し、さらに前記レーザを照射して前記漏洩したガスの濃度分布を測定し、前記漏洩したガスの濃度分布が最も高い箇所をガスの漏洩箇所と特定し、前記漏洩箇所を有する前記機器および前記配管を停止した後、前記漏洩箇所に前記レーザと別のレーザを照射することにより、前記漏洩箇所を補修することを特徴とするレーザを利用したプラント内の点検・補修方法。
【請求項２】
レーザを利用したプラント内の点検・補修をするロボットであって、前進及び後進並びに旋回を行う移動手段を備えた台車と、前記台車に搭載され、レーザを照射することにより機器や配管からもガスの漏れを検知するレーザ検知手段と、前記レーザ検知手段により検知されたガスの漏れの濃度分布を計測する濃度分布計測手段と、前記濃度分布計測手段によりガスの濃度が最も高い箇所を損傷箇所と特定する損傷箇所特定手段と、前記損傷箇所特定手段により特定された損傷箇所に上記レーザと異なるレーザを照射して補修する補修手段とを有することを特徴とするレーザを利用したプラント内の点検・補修をするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを利用したプラント内の点検・補修方法およびそれを行うロボットに関し、特に、悪環境下の各種プラント内に設置された機器や配管などの点検・補修に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
原子力関連プラントやその他悪環境下の各種プラントでは、プラント内に設置されている機器および配管から放射性廃液やガス（ＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ２等）の漏洩が万一発生した場合、早期に発見できるように監視員が上記機器や配管が設置されている場所を移動して点検作業を行っている。
【０００３】
このような点検作業は、人体への危害やコストの面で問題があり、監視員に代わる点検装置を使用する要求が強かった。この要求に応えるために、変形・変色、異音、異臭、異常振動・異常加熱の何れかを検出する機能を有し、機器や配管を点検・監視できる技術の一例として、下記特許文献１に記載される移動ロボットがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９８５８６号公報
【非特許文献１】井関孝弥，「近赤外半導体レーザを用いた微量基体検出技術」，日本機械学会誌，２００４．１，Ｖｏｌ．１０７，Ｎｏ．１０２２
【非特許文献２】落合誠他著，「レーザ超音波法による３次元空間分布計測」，計測自動制御学会論文集，１９９８年１１月，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１１
【非特許文献３】荒邦章、“極微粒元素濃度のリアルタイム計測技術の研究”、[online]、[平成１６年９月８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jnc.go.jp/zooarai/kaihatu_seika/leaflet/data/21.pdf＞
【非特許文献４】“自由電子レーザーによる環境有害物質の高感度検知と選択的分解”、[online]、[平成１６年９月８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://kikaku.tokai.jaeri.go.jp/gizi-iten/santa/catalog/pdf/2020.pdf＞
【非特許文献５】“自由電子ビームによる燃焼排煙の浄化”、[online]、[平成１６年８月１８日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://kikaku.tokai.jaeri.go.jp/gizi-iten/santa/j/j-04.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の移動ロボットでは、変形・変色、異音、異臭、異常振動・異常加熱を検出することができるものの、損傷箇所を画像データにより特定するので、損傷により蒸気が発生したり、画像では分からないような軽微な損傷であったりするときには、損傷箇所を特定することができなかった。
【０００６】
上記非特許文献１には、近赤外半導体レーザを用いた微量気体検出技術が開示されているものの、検知対象がメタンであり、本願のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2とは異なる。
【０００７】
上記非特許文献２には、レーザー超音波法による３次元空間分布計測に関する技術が開示されているものの、本願のＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2という検知対象については記載されていない。
【０００８】
上記非特許文献３には、極微量元素濃度のリアルタイム計測技術が開示されているものの、計測対象がナトリウムであり、本願の計測対象であるＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2とは異なる。
【０００９】
上記非特許文献４には、自由電子レーザーによる環境有害物質の高感度検知と選択的分解に関する技術が開示されているものの、検知対象がフロン、ダイオキシン類であり、本願の検知対象であるＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2とは異なる。
【００１０】
上記非特許文献５に記載の電子ビームによる燃焼排煙の浄化に関する技術では、燃焼排煙にアンモニアを添加して電子ビームを照射し、排煙中に含まれる硫黄酸化物及び窒素酸化物を硫安と硝安の混合肥料として除去・回収することができるものの、電子ビームによるものであり、本願のレーザによるものとは異なる。
【００１１】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、機器や配管から漏洩するガスが微少であってもそのガスが漏洩する箇所を特定することができ、さらに、ガスの漏洩箇所の補修を行うことができるレーザを利用したプラント内の点検・補修方法およびそれを行うロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決する第１の発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法であって、前記プラント内に設置される機器または前記配管から漏洩したガスが前記プラントを区画する所定のセルから排気されたことを検出し、前記所定のセル内にてレーザを照射して前記漏洩したガスの成分を特定し、さらに前記レーザを照射して前記漏洩したガスの濃度分布を測定し、前記漏洩したガスの濃度分布が最も高い箇所をガスの漏洩箇所と特定し、前記漏洩箇所を有する前記機器および前記配管を停止した後、前記漏洩箇所に前記レーザと別のレーザを照射することにより、前記漏洩箇所を補修することを特徴とする。前記漏洩ガスの成分としては、ＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2などが挙げられる。
【００１３】
上述した課題を解決する第２の発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修をするロボットであって、前進及び後進並びに旋回を行う移動手段を備えた台車と、前記台車に搭載され、レーザを照射することにより機器や配管からもガスの漏れを検知するレーザ検知手段と、前記レーザ検知手段により検知されたガスの漏れの濃度分布を計測する濃度分布計測手段と、前記濃度分布計測手段によりガスの濃度が最も高い箇所を損傷箇所と特定する損傷箇所特定手段と、前記損傷箇所特定手段により特定された損傷箇所に上記レーザと異なるレーザを照射して補修する補修手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法によれば、前記プラントを区画するセル内に設置された機器及び配管からガスが漏洩し、前記ガスの漏洩箇所を、前記セル内に設置される監視モニタにて目認できないときにも、前記ガスの漏洩箇所を特定することができると共に、前記漏洩箇所を補修することができる。よって、点検の信頼性が向上して、プラントの安全性が向上する。
【００１５】
第２の発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修を行うロボットによれば、前記プラントを区画するセル内に設置された機器及び配管からガスが漏洩し、前記ガスの漏洩箇所を、前記セル内に設置される監視モニタにて目認できないときにも、前記ガスの漏洩箇所を特定することができると共に、前記漏洩箇所を補修することができる。よって、点検の信頼性が向上して、プラントの安全性が向上する。さらに、人が点検および補修を行う必要が無くなるので、人体への危害を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法およびそれを行うロボットを実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法のフローチャートであり、図２はそのフローチャートにおけるステップＳ１の説明図であり、図３はそのフローチャートのステップＳ２におけるセル内の状態を示す図であり、図４はそのフローチャートのステップＳ３におけるセル内の状態を示す図であり、図５は、本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修を行うロボットの一例の概略図であり、図５（ａ）は伸縮部材を伸ばした状態の図であり、図５（ｂ）は伸縮部材を縮めた状態の図である。図６は、本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修を行うロボットの他例の概略図である。
【００１８】
本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法は、以下のプラントに適用される。
（１）図２に示すように、建屋（プラント１）内が複数の部屋（セル２）に分かれている。
（２）各セル２は通常運転しているとき閉止状態、あるいはそれに準ずる状態となっており、また、危険物質が多くて容易に作業者が立ち入ることができない（悪環境下のプラント）。
（３）複数の配管が建屋内に張り巡らされており、漏洩の有無および漏洩物質の限定はできても、漏洩箇所を明確に特定できない。
【００１９】
本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法は、図１に示すように、以下の手順にて行う。
【００２０】
（ステップＳ１）
各セル２の排気をサンプリング等して、図２に示すように、あるセル２内でガスの漏洩が発生したことを検知する（以下、ガスの漏洩が発生したセルを漏洩セル３という）。前記サンプリングを分析、レーザを照射することにより、漏洩物質をＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2等と判定する。ただし、このときには、漏洩箇所を特定することができない。
微少漏洩が発生したときには、ステップＳ２に進む。
【００２１】
（ステップＳ２）
漏洩セル３内に設けられた遠隔監視モニタにより、監視室内にて、セルの内部を確認する。前記遠隔監視モニタでは、例えば、図３に示すような画像を撮影することができる。ただし、この図に示すように、漏洩セル３内には複数の配管４が張り巡らされ、前記遠隔監視モニタの死角位置があり、漏洩箇所を特定することができないことがある。また、漏洩したガス５によっては、蒸気が発生し当該蒸気が漏洩セル３内を充満することにより、前記遠隔監視モニタでは目視できないことがある。さらに、漏洩したガス５によっては、不可視ガスであるため、目視することができないことがある。
漏洩位置を目視確認し、ステップＳ３に進む。
【００２２】
（ステップＳ３）
漏洩セル３に設けられた導入口または監視窓などからレーザを照射し、漏洩セル３内の漏洩したガス５の空間分布濃度を測定し、図４に示すようにセル内に漏洩したガス５の濃度分布が分かる。例えば、レーザを照射して反射したレーザの強度及び波長や、透過したレーザの強度および波長により、漏洩物質の空間分布濃度を測定する。このとき、前記漏洩物質の空間分布濃度が最も高い箇所を漏洩箇所と特定する。さらに、計測したデータから漏洩箇所および漏洩量を求め、損傷の程度を推定する。
漏洩位置を遠隔計測し、ステップＳ４に進む。
【００２３】
（ステップＳ４）
ステップＳ３にて特定した漏洩箇所の配管４の上位または機器を停止する。
停止措置を取り、ステップＳ５に進む。
【００２４】
（ステップＳ５）
前記導入口より点検・補修ロボットを漏洩セル３内に搬入する。
前記点検・補修ロボットに搭載され、周囲を撮影する撮影手段である撮影カメラを取り付け、この撮影カメラの画像およびＵＴ（超音波機）等により漏洩部の損傷の大きさ、および深さなどを詳細に計測する。
漏洩箇所を詳細に点検し、ステップＳ６に進む。
【００２５】
ここで、前記点検・補修ロボット１０は、図５に示すように、前進及び後進並びに旋回を行う移動手段である複数の車輪６を備えた台車７と、台車７に搭載され、レーザを照射することにより機器や配管からもガスの漏れを検知するレーザ検知手段であるレーザ装置８と、台車７内に搭載され、レーザ装置８により検知されたガスの漏れの濃度分布を計測する濃度分布計測手段である濃度分布計測装置と、台車７内に搭載され、濃度分布計測装置によりガスの濃度が最も高い箇所を損傷箇所と特定する損傷箇所特定手段である損傷箇所特定装置と有する。レーザ装置８は、損傷箇所特定装置により特定された損傷箇所に上記レーザと異なるレーザを照射して補修する補修手段である補修装置の機能を有している。点検・補修ロボット１０には、伸び縮み可能な伸縮部材９が取り付けられており、この伸縮部材９の先端には、グラインダーや溶接機などの補修工具などを把持可能な把持手段である汎用アーム１１が取り付けられている。点検・補修ロボット１０には、遠隔操作するための遠隔装置などを取り付けられており、遠隔操作が可能となっている。
【００２６】
上記点検・補修ロボット１０のほかに、図５に示すように、漏洩セル３の天井に敷設された天井クレーン１２に吊り下げられてその天井クレーン１２に沿って移動するロボット２０であっても良い。
【００２７】
（ステップＳ６）
損傷配管の補修および取替えを行い、終了となる。
微少漏洩段階で損傷が軽微な場合、導入口より搬入した点検・補修ロボット１０に設けられたレーザ装置８からのレーザを損傷部位に照射することにより、漏洩部位の簡易補修または配管切断、溶接作業を行う。
【００２８】
したがって、本発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法よれば、悪環境下のプラント内に設置される配管や機器などからガスが漏洩しても、レーザを照射することによりガスが漏洩する配管および機器の損傷位置を特定することができ、さらに別のレーザを照射して前記配管および機器の損傷を補修することができる。よって、点検の信頼性が向上して、プラントの安全性が向上する。また、本発明に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修を行うロボット１０によれば、人が点検および補修を行う必要が無くなるので、人体への危害を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、レーザを利用したプラント内の点検・補修方法およびそれを行うロボットに利用するものであり、特に、悪環境下の各種プラント内に設置された機器や配管などの点検・補修に利用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修方法のフローチャートである。
【図２】図１におけるステップＳ１の説明図である。
【図３】図１におけるステップＳ２におけるセル内の状態を示す図である。
【図４】図１におけるステップＳ３におけるセル内の状態を示す図にて空間濃度分布を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修をするロボットの一例の概略図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るレーザを利用したプラント内の点検・補修をするロボットの他例の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      プラント
２      セル
３      漏洩セル
４      配管
５      ガス
６      台車
７      レーザ装置
８      伸縮部材
９      汎用アーム
１０    ロボット
１１    天井クレーン
２０    ロボット
【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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【図６】
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