(57)【要約】【課題】燃料集合体、制御棒案内管等を取り外す準備作業を最少限に抑え、原子炉炉底部の広い範囲の点検、補修等を行うことのできる炉底部作業装置および作業方法を提供する。【解決手段】弧状の断面を有する躯体１０と、この躯体１０に取り付けられ前記躯体１０を前記断面に直交する方向に移動させる第１の推進手段１３と、前記躯体１０に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第２の推進手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記躯体１０の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段３１ａと、前記躯体１０に取り付けられた作業ヘッド５０と、前記第１の推進手段、前記第２の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置１００とを備えた構成とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弧状の断面を有する躯体と、この躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に直交する方向に移動させる第１の推進手段と、前記躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第２の推進手段と、前記躯体の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段と、前記躯体に取り付けられた作業ヘッドと、前記第１の推進手段、前記第２の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置とを備えたことを特徴とする炉底部作業装置。
【請求項２】
前記躯体の弧の内側に取り付けられ作業対象物に接触しながら回転する従輪とセンサとを有する走行距離計測器を備えたことを特徴とする請求項１記載の炉底部作業装置。
【請求項３】
前記躯体は前記弧状をなす断面に平行な方向にヒンジ機構によって互いに結合された複数のブロックからなり、前記ヒンジ機構を回転させるアクチュエータと、前記第２の推進手段の推力の方向を変える回動機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の炉底部作業装置。
【請求項４】
前記躯体の弧の外側に取り付けられた距離測定装置と、この距離測定装置および前記走行距離計測器からの信号を処理する演算器とを備えていることを特徴とする請求項２記載の炉底部作業装置。
【請求項５】
原子炉内の制御棒案内管を取り外した箇所のＣＲＤハウジングの上部に円筒状の本体を有する支援装置を設置し、前記本体内を通して請求項１記載の炉底部作業装置を炉底部に設置し、前記炉底部作業装置に接続された動力・情報伝達手段を前記支援装置に設けられた動力・情報伝達手段取扱装置によって取り扱いながら原子炉底部における作業を行うことを特徴とする炉底部作業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の圧力容器の内部の底部において点検検査、予防保全あるいは補修作業を行う炉底部作業装置および作業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子炉の構造は図１１に示すようになっている。すなわち、圧力容器１の内部に構造物として上部格子板２、炉心支持板３、ＣＲＤ（制御棒駆動機構）ハウジング４、スタブチューブ５が設置されている。上部格子板２と炉心支持板３の間には燃料集合体６が、また、炉心支持板３とＣＲＤハウジング４の間には制御棒案内管７が取り外し可能に設置されている。ＣＲＤハウジング４の相互間にはインコア案内管８が設置されている。
【０００３】
このような構造の沸騰水型原子炉の炉底部で作業を行う場合には、装置を挿入するために目的とする場所の燃料集合体６、制御棒案内管７、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、作業装置を当該場所に設置したのち、作業装置を遠隔で動作させている。
【０００４】
例えば下記特許文献１には燃料集合体、制御棒案内管、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、先端にテレビカメラを取り付けた一方向のみに屈曲し得る線条のタイプのガイド体を押し込むことによって広範囲の検査等を行う装置が開示されている。
【０００５】
また下記特許文献２には、炉内構造物を取り外した後、中性子束モニタハウジングを把持し周回駆動する作業機構を装置本体から繰り出し、中性子束モニタハウジングの補修点検を行う装置が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された装置は１箇所から挿入し広い範囲で作業可能であるが、炉底部の溶接部であるスタブチューブと圧力容器（ＲＰＶ）の溶接部およびスタブチューブとＣＲＤハウジングの溶接部のうち、スタブチューブとＣＲＤハウジングの溶接部には寸法的に適用が困難であるし、磨き作業のように反力を受ける作業には適さない。
【０００７】
特許文献２に開示された装置は反力を受ける作業も位置精度よく施工可能であるが、１箇所の設置により作業できる範囲が限定される。このように構成された炉底部作業装置においては、１回の設置作業で、炉底部の広範囲で、目的とされる溶接部に、反力を受けながら精度良く保全作業を行うことができない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２８８１９７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平７−６３８７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の炉底部作業装置においては、反力を受ける作業を含めて、少ない設置作業で広い範囲の溶接部の点検検査、予防保全、研磨および補修作業を行うことができないという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、燃料集合体、制御棒案内管等を取り外す準備作業を最少限に抑え、原子炉炉底部の広い範囲の点検、補修等を行うことのできる炉底部作業装置および作業方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、弧状の断面を有する躯体と、この躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に直交する方向に移動させる第１の推進手段と、前記躯体に取り付けられ前記躯体を前記断面に平行な方向に移動させる第２の推進手段と、前記躯体の弧の内側に取り付けられ前記躯体を弧に沿って移動させる駆動手段と、前記躯体に取り付けられた作業ヘッドと、前記第１の推進手段、前記第２の推進手段、前記駆動手段および前記作業ヘッドを制御する制御装置とを備えた構成とする。
【００１３】
請求項２の発明は、前記躯体の弧の内側に取り付けられ作業対象物に接触しながら回転する従輪とセンサとを有する走行距離計測器を備えた構成とする。
請求項３の発明は、前記躯体は前記弧状をなす断面に平行な方向にヒンジ機構によって互いに結合された複数のブロックからなり、前記ヒンジ機構を回転させるアクチュエータと、前記第２の推進手段の推力の方向を変える回動機構を備えている構成とする。
【００１４】
請求項４の発明は、前記躯体の弧の外側に取り付けられた距離測定装置と、この距離測定装置および前記走行距離計測器からの信号を処理する演算器とを備えている構成とする。
【００１５】
請求項５の発明は、原子炉内の制御棒案内管を取り外した箇所のＣＲＤハウジングの上部に円筒状の本体を有する支援装置を設置し、前記本体内を通して請求項１記載の炉底部作業装置を炉底部に設置し、前記炉底部作業装置に接続された動力・情報伝達手段を前記支援装置に設けられた動力・情報伝達手段取扱装置によって取り扱いながら原子炉底部における作業を行う構成とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の炉底部作業装置を図１，２，３を参照して説明する。本実施の形態の炉底部作業装置は、図１に示すように、半円弧状の断面を有し、上部の内径がＣＲＤハウジング外径とほぼ同じ、下部の内径がスタブチューブ外径にほぼ同じで、外径が２７６ｍｍ以下の躯体１０と、この躯体１０に取り付けられたモータ１１とスクリュー１２から構成され躯体１０をその半円弧状断面に垂直の方向に移動させる第１の推進手段である垂直方向推進機１３と、モータ２０とスクリュー２１から構成され回転軸が互いに９０度をなすように取り付けられ躯体１０をその半円弧状断面に平行の方向移動させる第２の推進手段である２個の平行方向推進機２２ａ，２２ｂと、躯体１０の半円弧の両端を結ぶ方向に駆動するように取り付けられたもう１個の第２の推進手段である平行方向推進機２２ｃを備えている。
【００１７】
また本実施の形態の炉底部作業装置は、躯体１０の曲率半径の小さい側（内側）に離間して取り付けられた２個のモータ３０ａ，３０ｂ（３０ｂは図示せず）により回転する駆動手段である駆動車輪３１ａ，３１ｂ（３１ｂは図示せず）と、同じく躯体１０の曲率半径の小さい側に取り付けられた従輪４０とセンサ４１から構成される走行距離計測器４２と、半円弧の片側又は両側に取り付けられたテレビカメラやブラシ等の作業ヘッド５０と、遠隔でそれぞれの動作を行わせる制御装置１００と、この制御装置１００と躯体１０を接続するケーブル６０およびホース７０とを備えている。
【００１８】
このように構成された本実施の形態の炉底部作業装置を原子炉水中に投下し、垂直方向推進機１３および平行方向推進機２２ａ，２２ｂを制御装置１００から遠隔で動作させて、図１１に示した炉心から燃料集合体６と制御棒案内管７を取り外したセルの上部格子板２と炉心支持板３の開孔部から炉底部に進入させる。
【００１９】
平行方向推進機２２ａ，２２ｂ，２２ｃは図２に示すように躯体１０の半円弧状断面に平行の方向の推力の組み合わせにより躯体１０を前後左右に移動させ、あるいは旋回させることが可能である。炉底部における鉛直方向の移動は垂直方向推進機１３の推力により、水平方向の移動は平行方向推進機２２ａ，２２ｂ，２２ｃによる。これらの移動機能を使用して、目的のＣＲＤハウジング４に位置決めを行った後に、平行方向推進機２２ａ，２２ｂの推力によりＣＲＤハウジング４、スタブチューブ５に近接して、駆動車輪３１ａ，３１ｂにより周回しながら作業ヘッド５０により作業を行う。作業終了後、図３に示すように、次のＣＲＤハウジング４、スタブチューブ５へ移動して同様の作業を行う。
【００２０】
このように本実施の形態の炉底部作業装置は、燃料集合体６、制御棒案内管７、燃料支持金具、制御棒ならびに制御棒駆動機構を取り外した後、垂直方向推進機１３と、平行方向推進機２２ａ，２２ｂ，２２ｃを使用して、上部格子板２、炉心支持板３の開孔を通過し炉底部に到達する。そして、平行方向推進機および垂直方向推進機を使用してＣＲＤハウジング４に位置決めしたのち、平行方向推進機により、駆動車輪３１ａ，３１ｂをＣＲＤハウジング４に押し付けながら回転させることにより、その周りを回転する。躯体１０の半円弧の片側または両側に取り付けた作業ヘッド５０でＣＲＤハウジング４の全周の作業が可能である。同時に走行距離計測器４２の従輪４０も押し付けられて回転センサにより移動距離が計算され、位置検出が行われる。全周の作業が終了後、垂直方向推進機および平行方向推進機により、次のＣＲＤハウジングに位置決めして同じように作業を行う。
【００２１】
本実施の形態の炉底部作業装置によれば、燃料集合体６、制御棒案内管７等を多数取り外すことなく、原子炉底部の点検検査、予防保全、補修等の作業を行うことができ、作業を短時間に実施することができる。また、構造物を基点に確実な移動を行い、走行距離計測器４２により位置が把握できるため、作業品質がよい。このように最少限の準備作業で、広範囲、多種類、高品質の作業が可能となり、原子力発電所の定期検査時間の短縮、稼動率の向上に寄与することができる。
【００２２】
次に、本発明に係る炉底部作業装置の第２の実施の形態を図４，５を用いて説明する。本実施の形態の炉底部作業装置においては躯体１０は３つのブロックから成り、これらのブロックはモータ２５ａ，２５ｂによって能動的に回転するヒンジ２６ａ，２６ｂによって相互に結合されている。なお図示されていないが、躯体１０には平行方向推進機の方向を変える回動機構を備えている。
【００２３】
本実施の形態の炉底部作業装置は、図５（ａ）に示すように炉心支持板３を通過する場合には、躯体１０が屈曲するようにヒンジ２６ａ，２６ｂを回転させることによって外形断面積を小さくすることができる。また炉底部において狭い隙間を通過する場合には、図５（ｂ）に示すように、躯体１０が展開するようにヒンジ２６ａ，２６ｂを回転させることによって狭隘な隙間の通過が可能となる。
【００２４】
本実施の形態の炉底部作業装置は、ヒンジ機構２６ａ，２６ｂにより躯体１０の断面形状を変化させることが可能であり、炉心支持板３を通過する時の形状と炉底部における形状を変化させることができるので、ＣＲＤハウジング４とインコア案内管８の間を容易に通過することができ、より広範囲の作業が可能となる。また、より大型の作業ヘッドを搭載することも可能になる。
【００２５】
次に、本発明に係る炉底部作業装置の第３の実施の形態を図６，７を用いて説明する。この実施の形態の炉底部作業装置は、図６に示すように、躯体１０の背面に取り付けられた超音波距離計８０と、その出力を信号処理し最短距離を検出する検出回路（図示せず）を備えている。
【００２６】
この実施の形態によれば、躯体１０の位置がＣＲＤハウジング４に沿って図６（ａ）のａ，ｂ，ｃの位置に回転するに伴って、図７に示すように隣接するＣＲＤハウジング４ａ，４ｃやインコア案内管８からの音波の反射により超音波距離計８０の出力が変化する。この出力のピークを求めることにより最近接位置を検出し、原子炉に対する炉底部作業装置の絶対角度を知ることが可能となる。
【００２７】
本実施の形態の炉底部作業装置は、ＣＲＤハウジング４に近接して回転するときに、超音波距離計８０の出力信号の最短距離位置から隣接するＣＲＤハウジングを検出し、それによって自己の位置を特定することができる。また回転に伴って次の隣接するＣＲＤハウジングを検出することにより走行距離計測器４２の誤差を修正することが可能で、より正確な位置検出が出来るため、データの信頼性が向上する。
【００２８】
以上のように本実施の形態によれば、炉底部作業装置の回転位置を原子炉に対して正確に検出することができるため、位置の再現性が確保され、作業品質が向上する。また位置決め精度が向上するため作業位置の図上指示が可能となる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る炉底部作業方法を図８，９を用いて説明する。この炉底部作業方法は、図８に示すように、炉外と動力・情報を送受する伝達手段であるケーブル６０およびホース７０が接続された前記第１ないし第３の実施の形態の炉底部作業装置１０ａを、制御棒案内管７を取り外した箇所のＣＲＤハウジング４の上部に取り付けられる支援装置１１０によって炉底部に導入する。
【００３０】
支援装置１１０は、ＣＲＤハウジングの上部に設置される円筒状の本体を有し、この本体の中に、下端がスロープ１１１になっているガイド管１１２と、モータ１２０、ネジ１２１、リニアガイド１２２から構成されガイド管１１２を上下移動させる上下機構１２４と、この上下機構１２４上に取り付けられたモータ１３０およびローラ１３１から構成される送り機構１３２と、先端部分にホース７０とケーブル６０を固定し車輪１４０が取り付けられ一部が送り機構１３２のローラ１３１に挟まれている可撓性の線材１４１とが備えられている。車輪１４０と線材１４１は動力・情報伝達手段取扱装置を構成する。
【００３１】
本実施の形態の炉底部作業方法は、図９に示すように上下機構１２４を最上部に位置させ、また、送り機構１３２により可撓性の線材１４１をガイド管１１２の根元まで引き上げ、炉底部作業装置１０ａを支援装置１１０内に収納した状態で、制御棒案内管７を取り外した炉下部に設置する。次に、上下機構１２４を動作させガイド管１１２を炉底部まで下降させると同時に炉底部作業装置１０ａを支援装置１１０から炉底部へ移動させる。その後、炉底部作業装置１０ａを所定のＣＲＤハウジング４に移動させながら、送り機構１３２によりケーブル６０とホース７０を線材１４１により送り込む。線材１４１の先端の車輪１４０により炉底部をスムースに移動可能である。
【００３２】
本実施の形態の炉底部作業方法は、支援装置１１０が、炉底部作業装置１０ａに接続されたケーブル６０やホース７０の繰り出し、収納を補助する可撓性の線材１４１とその送り機構１３２により支援するため、垂直方向推進機および平行方向推進機の負荷を軽減することができ、容易に移動することができる。またケーブルやホースの引きまわしが安定するため作業性が向上し、炉底部作業装置の適用性が拡大する。
【００３３】
以上のように本実施の形態によれば、支援装置１１０と炉底部作業装置１０ａを組み合わせることにより、ケーブル６０とホース７０を炉底部作業装置１０ａにより長い距離牽引する必要がなく炉底部作業装置１０ａが移動しやすく、炉底部広範囲の作業を行うことができる。
【００３４】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る炉底部作業方法を図１０を用いて説明する。この実施の形態は、前記第４の実施の形態の構成に加えて、ガイド管１１２に取り付けられたＴＶカメラ等の撮像機１５０および照明１５１を備えている。
【００３５】
この実施の形態の炉底部作業方法によれば、ケーブル６０とホース７０の状態、炉底部作業装置１０ａの位置、可撓性の線材１４１のスタブチューブ５との位置関係等を遠隔で把握し正確な作業を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料集合体、制御棒案内管等を取り外す準備作業を最少限に抑え、原子炉炉底部の広い範囲の点検、補修等を行うことのできる炉底部作業装置および作業方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の炉底部作業装置の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の炉底部作業装置の水平方向の移動（ａ），（ｂ），（ｄ）および旋回（ｃ）動作を説明する平面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の炉底部作業装置の隣接するＣＲＤハウジングあるいはスタブチューブ間の移行動作を説明する平面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の炉底部作業装置の構成を示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明し、（ａ）は屈曲した状態、（ｂ）は展開した状態を示す平面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の炉底部作業装置の動作を説明する曲線図。
【図８】本発明の第４の実施の形態の炉底部作業方法を説明する炉底部の縦断面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の炉底部作業方法の動作を説明する炉底部の縦断面図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の炉底部作業方法を説明する炉底部の縦断面図。
【図１１】本発明の係る沸騰水型原子炉の縦断面図。
【符号の説明】
１…圧力容器、２…上部格子版、３…炉心支持板、４，４ａ，４ｃ…ＣＲＤハウジング、５，５ａ，５ｃ…スタブチューブ、６…燃料集合体、７…制御棒案内管、８…インコア案内管、１０…躯体、１０ａ…炉底部作業装置、１１…モータ、１２…スクリュー、１３…垂直方向推進機、２０…モータ、２１…スクリュー、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…平行方向推進機、２５ａ，２５ｂ…モータ、２６ａ，２６ｂ…ヒンジ、３０…モータ、３１ａ…駆動車輪、４０…従輪、４１…センサ、４２…走行距離計測器、５０…作業ヘッド、６０…ケーブル、７０…ホース、８０…超音波距離計、１００…制御装置、１１０…支援装置、１１１…スロープ、１１２…ガイド管、１２０…モータ、１２１…ネジ、１２２…リニアガイド、１２４…上下機構、１３０…モータ、１３１…ローラ、１３２…送り機構、１４０…車輪、１４１…線材、１５０…撮像機、１５１…照明。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004101268.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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