(57)【要約】      （修正有）【課題】  プラズマトーチによる切断時に配管の内部にドロス、ヒューム等が付着しないよう極力これを抑えることができるようにすること、また、配管の半割切断時に発生する熱による変形を極力抑えることができるようにする。【解決手段】  配管１０を切断位置に固定する固定装置２０と、配管を切断するプラズマトーチ３０と、プラズマトーチを前記配管と平行して移動させるプラズマトーチ移動装置４０と、プラズマトーチを前記配管に一定の力で押し付けるプラズマトーチ押付装置５０と、前記配管の内部に噴出するプラズマアークやドロス或いはヒューム等を冷却し、これを風圧で前記配管の外部に排出する圧縮空気管６０とで構成しする。プラズマトーチによる切断と同時に、圧縮空気管を追従させて切断時に発生するドロス、ヒューム等を配管の外へ排出させるようにした。【選択図】      図１
2006150394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断対象配管と、この切断対象配管を切断位置に固定する固定装置と、前記切断対象配管を切断するプラズマトーチと、プラズマトーチを前記切断対象配管と平行して移動させるプラズマトーチ移動装置と、プラズマトーチを前記切断対象配管に一定の力で押し付ける押付装置と、前記切断対象配管内部に噴出するプラズマアークやドロス或いはヒューム等を冷却しこれを風圧で前記配管の外部に排出する圧縮空気管とで構成される原子力発電設備で使用した小口径配管の半割切断用プラズマ切断装置であって、
前記プラズマトーチは前記切断対象配管の軸心に対しその前進方向に向けて４５°〜６０°の角度で切断対象配管の両側に設け、プラズマトーチによる切断と同時に、前記圧縮空気管を追従させて前記切断対象配管内部を移動させ、切断時に発生するドロス、ヒューム等が前記切断対象配管内部に付着する前にこれらを冷却し、風圧で前記切断対象配管外へ排出させるようにした原子力発電設備で使用した小口径配管の半割切断装置。
【請求項２】
プラズマトーチを前記切断対象配管と平行して移動させるプラズマトーチ移動装置は、一対の平行移動用案内杆と、ボールネジ等の駆動装置と、駆動装置に連結された移動用モータとで構成され、これによりプラズマトーチの移動速度を制御すると共に、切断対象配管に対しプラズマトーチを常に平行移動させることができるようにした請求項１記載の原子力設備で使用した小口径配管の半割切断用プラズマ切断装置。
【請求項３】
プラズマトーチを切断対象配管に一定の力で押し付ける押付装置は、プラズマトーチを切断対象配管に対し直交する方向に移動させるスライド装置と、プラズマトーチを前記プラズマトーチ押付装置に固定するトーチ固定装置と、プラズマトーチを切断対象配管から常に一定距離に保つ一対のガイド車輪と、ガイド車輪とプラズマトーチ押付装置とプラズマトーチ固定装置を常に切断対象配管に押し付けるよう一定の押し付け力を発生させるエアシリンダとで構成した請求項１記載の原子力設備で使用した小口径配管の半割切断用プラズマ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
原子力発電所及びラジオアイソトープ使用施設では、施設内で使用していた放射能で内部及び外部が汚染された配管が発生する。このような配管は、放射性廃棄物低減の観点から、任意長さに切断し、これを半割にして外表面及び溶融箇所を除染した後、表面汚染検査を実施している。汚染された配管は、汚染検査で検査値が検出限界値以下であることを確認し、国の定めるクリアランスレベル施行まで敷地内の管理建屋内で保管、管理される。
【０００２】
本発明は、配管の外径φ４８.６mm以下の放射性物質に汚染された、または、管理区域から搬出を目的とした配管の半割処理に使用するプラズマ切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
例えば自動車のボディ製造ライン等においてプレス部品の切断にプラズマ切断が使用されていることは知られている（特許文献１参照。）。
【０００４】
プラズマ切断においては、切断処理時に発生するドロス（Dross）即ちプラズマ切断実施時に母材が融解することにより発生する金属酸化物等の不要物が母材の製品側となる部位に付着すると製品不良となる。このため、従来からドロスが母材の製品側に付着しないプラズマ切断方法が取られている。
【０００５】
従来、ドロスを母材の製品側に付着させない方法の一つとして、母材に対する垂直方向よりトーチを所定角度θ（トーチ角）だけ切断方向と逆の方向に傾けた状態でプラズマ切断すること（前進角による切断）が行われていた（特許文献１参照。）。
【０００６】
ドロスはトーチの移動方向前方に発生或いは飛散する。このため、前記前進角による切断によれば発生したドロスはトーチの移動に伴い順次融解されていくので、上記切断方法によれば切断後の部位にドロスが残存することはなく、切断面の良好なプラズマ切断を行うことができる。
【０００７】
これに対し３次元形状のプレス部品の切断等において、トーチを用いて切断する場合、母材に対してトーチが後退角をもって切断を行うとき、トーチを母材の製品パネル側に傾けて切断処理を行うことによりドロスが母材の廃材側に付着し、製品パネル側に付着することがないようにしたことも公知である（特許文献１参照。）。
【０００８】
さて、プラズマ切断装置によって、外形寸法φ４８.６mmの足場用単管パイプや、外形寸法約φ２８mmの復水器熱交換チューブはこれを半割切断することは可能である。しかし、内部にドロスやヒュームの付着が激しく、上記した方法ではうまく処理できないので、これを除去するのに新たな処理方法が必要となる。また、外形寸法約φ１５.８mmのステンレス製給水加熱器内のＵ字管式熱交換チューブは、切断時発生する熱による熱変形のため、切断軌跡が直線とならず、またプラズマ切断時に内部に付着したドロスやヒュームは、足場用単管パイプや復水器熱交換チューブ切断時に付着した量とくらべその量が非常に多く、切断後に実施するブラスト処理でも除去不能である。
【０００９】
配管内部に付着した、ドロス、ヒューム等は、除染の妨げになる以外に、表面汚染検査の測定精度を落す原因にもなる。α線を発生する汚染の場合、透過力は非常に弱く薄い紙１枚で遮蔽されてしまう。また、β線を発生する汚染の場合、α線より透過力は強いが薄い金属１枚で遮蔽されてしまう。このことから、配管内部のα線、β線の汚染箇所にドロス、ヒューム等が付着していた場合、汚染があるにも関わらず、表面汚染を測定する測定器に汚染が感知できないという事が発生する危険性がある。
【特許文献１】特開平６−１４２９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
外部からプラズマで半割切断している切断対象配管（以下、単に配管という）の内部に、プラズマトーチによる切断部分に対し、プラズマトーチと常に同じ間隔で追従させて、圧縮空気吐出口を設け、圧縮空気を吐出すことにより、プラズマ半割切断時にプラズマアーク、ドロス、ヒューム等を風圧で配管の外部に排出し、配管の内部にドロス、ヒューム等が付着しないよう極力これを抑えることができるようにすること、また、配管の半割切断時に発生する熱による変形を極力抑えることができるようにすること、これらのことを可能にして、小口径配管の内外面の除染、汚染検査が可能となり、管理区域内で発生する廃棄物量の低減化をも可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
配管と、この配管を切断位置に固定する固定装置と、前記配管を切断するプラズマトーチと、プラズマトーチを前記配管と平行して移動させるプラズマトーチ移動装置と、プラズマトーチを前記配管に一定の力で押し付けるプラズマトーチ押付装置と、前記配管の内部に噴出するプラズマアークやドロス或いはヒューム等を冷却しこれを風圧で前記配管の外部に排出する圧縮空気管とで原子力発電設備で使用した小口径配管の半割切断用プラズマ切断装置を構成し、
前記プラズマトーチは前記配管の軸心に対しその前進方向に向けて４５°〜６０°の角度で配管の両側に設け、プラズマトーチによる切断と同時に、前記圧縮空気管を追従させて前記配管の内部を移動させ、切断時に発生するドロス、ヒューム等が前記配管の内部に付着する前にこれらを冷却し、風圧で前記配管の外へ排出させるようにしたことを特徴とする。
そして前記プラズマトーチを前記配管と平行して移動させるプラズマトーチ移動装置は、一対の平行移動用案内杆と、ボールネジ等の駆動装置と、駆動装置に連結された移動用モータとで構成され、これによりプラズマトーチの移動速度を制御すると共に、配管に対しプラズマトーチを常に平行移動させることができるようにした。
また、プラズマトーチを配管に一定の力で押し付けるプラズマトーチ押付装置は、プラズマトーチを配管に対し直交する方向に移動させるスライド装置と、プラズマトーチを前記プラズマトーチ押付装置に固定するトーチ固定装置と、プラズマトーチを配管から常に一定距離に保つ一対のガイド車輪と、ガイド車輪とプラズマトーチ押付装置とプラズマトーチ固定装置を常に配管に押し付けるよう一定の押し付け力を発生させるエアシリンダとで構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
１）外部からプラズマで半割切断している配管の内部に、切断部分に対し常に同じ間隔で追従する圧縮空気管を設置し、この圧縮空気管から圧縮空気を吐出すことにより、プラズマ半割切断時にプラズマアーク、ドロス、ヒューム等が冷却されつつ風圧で配管の外部に排出されるので、配管の内部にドロス、ヒューム等の付着を極力抑えることができるとともに、配管の切断時に発生する熱による変形を極力抑えることができる。これにより、小口径配管のプラズマ切断が可能になり、配管の内外面の除染、汚染検査が容易化され、管理区域内で発生する廃棄物をより少なくすることが可能となった。
２）プラズマトーチを配管に押し付けることにより、変形した配管、変形が発生した配管に対し、プラズマトーチを常に一定の間隔で保持することができるので、安定したプラズマの発生が可能となり、精度の高い半割切断が実施できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のプラズマ切断装置の構成は、図１に示すように、配管１０を固定する配管固定装置２０と、プラズマトーチ３０と、プラズマトーチ３０を配管１０に対しこれと平行して移動させるプラズマトーチ移動装置４０と、プラズマトーチ３０を配管１０に一定の力で押し付けるプラズマトーチ押付装置５０と、配管１０の内部に噴出するプラズマアークやドロス或いはヒューム等を冷却し、風圧で配管１０の外部に排出する圧縮空気管６０とで構成される。
【００１４】
前記配管１０は、図２に示すように下側の固定装置２１と上側の固定装置２２で配管１０を上下から挟み込んで固定する。下側の固定装置２１は、一定の位置に固定した状態で使用し、上側の固定装置２２は、上下移動用のエアシリンダ２３等で上下に移動可能である。半割切断箇所に配管１０を自動又は手動でセットし、上側の固定装置２２の上下移動操作で所定位置に固定する。
【００１５】
プラズマトーチ３０を配管１０に対し平行に移動させるプラズマトーチ移動装置４０は、配管１０に対しこれと平行に設けた一対の平行移動用案内杆４１と、一対の平行移動用案内杆４１の中間にあるボールネジ等の駆動装置４２と駆動用モータ４３とで構成され、プラズマトーチ３０の移動速度を制御すると共に、配管１０に対しプラズマトーチ３０を常に配管１０に対し平行に移動させることができる。プラズマ切断時のプラズマトーチ３０の移動速度は、８０mm／minから１２０mm／min程度で設定する。
【００１６】
プラズマトーチ３０を配管１０に一定の力で押し付けるプラズマトーチ押付装置５０は、プラズマトーチ３０を配管１０に対し直交する方向に移動可能なスライド装置５１と、プラズマトーチ３０をプラズマトーチ押付装置５０に固定するトーチ固定装置５２と、プラズマトーチ３０と配管１０を常に一定距離（１mmから２mm）に保つ２個のガイド車輪５３と、ガイド車輪５３がプラズマトーチ押付装置５０とプラズマトーチ固定装置５２を介して、常に配管１０に押し付けられるよう一定の押し付け力を発生させるエアシリンダ５４とで構成される。エアシリンダ５４は、配管１０がガイド車輪５３に当たる範囲で押し付け力を発生し、配管１０から離れる位置に伸縮可能である。切断開始は一対のガイド車輪５３の前側のガイド車輪５３が配管１０の後端部で押し付けを行ったのち、プラズマ発生機７０のスイッチ入れてプラズマを発生させる。
【００１７】
プラズマ発生器７０は、パイロットアーク付きの機器を使用し、配管１０とプラズマトーチ３０が離れた状態から、プラズマトーチ３０がアース物体即ち配管１０に近づくと、自動的にプラズマが発生するようになっている。プラズマトーチ３０を配管１０に押し付けた状態で、プラズマトーチ３０を平行移動すると、配管１０とプラズマトーチ３０が所定の位置に達した状態で、プラズマが発生し、配管１０は切断される。配管１０がプラズマトーチ３０から外れると、プラズマ発生は自動停止する。この状態でガイド車輪は、後側の車輪５３が配管１０の端に押し付けられている。この時点でプラズマトーチ押付装置５０の配管１０への押し付けを終了する。
【００１８】
切断時には圧縮空気管６０から配管１０の内部に噴出する圧縮空気でプラズマアーク、ドロス、ヒューム等は冷却されると共に、風圧で配管１０を通ってその外部に排出される。圧縮空気管６０は、プラズマトーチ移動装置４０に固定アーム６１で固定されている。圧縮空気管６０の先端は、常にプラズマトーチ３０と等間隔約１０mm離され（図１（ｂ）参照）、プラズマトーチ移動装置４０の移動と共に、配管１０内を移動する。圧縮空気管６０には、チューブ６２が接続され、プラズマ切断時に圧縮空気が噴出するよう制御バルブ（図示なし）により制御されている。圧縮空気は、圧力０.６Mpa〜０.７Mpaで、圧縮空気管６０の径は、外径６mm以上を使用する。空気流量は標準状態で０.５m３／min以上必要である。
【００１９】
図１及び図２では、プラズマトーチ３０は、配管１０の片側のみ示しているが、実際は配管の両側に設置されている。従って配管固定装置２０を移動させて、配管１０の固定を解除することなく、配管の両側を切断して上下分割する半割加工が可能である。プラズマトーチ３０は配管１０の両側に２個付いているが、配管１０の内部を移動する圧縮空気管６０は、配管１０が小口径のため２本は入らない。また配管１０の両側にある２個のプラズマトーチ３０は、プラズマ切断の特性により、同時に動かすことはできない。このため、１本の圧縮空気管６０を、配管１０の両側にある２個のプラズマトーチ３０に使えるようにするには、進行方向後側に位置するプラズマトーチが移動し切断を開始すると同時に内部に引き込み、後側に位置するプラズマトーチ３０が戻ると同時に、圧縮空気管６０も元の位置に戻るようになっている。その後、前側のトーチが移動切断するときに、同じ圧縮空気管６０が移動する仕組みになっている。このように１本の圧縮空気管６０で、左右両側のプラズマトーチによる切断時に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）はプラズマ切断装置の平面図、（ｂ）はプラズマトーチとガイド車輪の関係を示す図。
【図２】プラズマトーチの切断時の状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
10  切断対象配管（配管）          20  配管固定装置
21  下側の固定装置                22  上側の固定装置
23  エアシリンダ                  30  プラズマトーチ
40  プラズマトーチ移動装置        41  平行移動用案内杆
42  （ボールねじ等の）駆動装置    43  移動用モータ
50  プラズマトーチ押付装置        51  スライド装置
52  トーチ固定装置                53  ガイド車輪
54  エアシリンダ                  60  圧縮空気管
70  プラズマ発生機
【図１】
2006150394.tif 000003
【図２】
2006150394.tif 000004