(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を放出する施工対象物にレーザ光を照射し、前記施工対象物を軟化させるレーザヘッドと、
内部に冷却水流路が形成されて軟化した前記施工対象物を切断する回転切断用ブレード、及び前記回転切断用ブレードを水圧供給部から供給される水の圧力によって駆動させる、前記回転切断用ブレードと同軸に設けられた水車を有する切断部と、
前記冷却水流路に接続され、前記水車から排出される前記水を冷却水として前記冷却水流路に導く第１管路と、
前記冷却水流路に接続され、前記冷却水流路から排出される前記冷却水を導く第２管路とを備えたことを特徴とする切断装置。
【請求項２】
前記レーザヘッドは、その先端が前記施工対象物と接触し、前記レーザ光の照射範囲を囲む筒状形状を有する請求項１に記載の切断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の切断装置を用い、
前記施工対象物に前記レーザヘッドからの前記レーザ光を照射し、前記施工対象物を軟化させるステップと、
前記水車により前記回転切断用ブレードを駆動させて軟化した前記施工対象物を切断するステップと、
を有することを特徴とする切断方法。
【請求項４】
前記回転切断用ブレードを、前記第１管路によって前記冷却水流路に導かれる前記冷却水で冷却する請求項３に記載の切断方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の切断装置を先端に搭載して前記切断装置を監視する撮像装置を有する多関節マニピュレータを、原子炉圧力容器の内部に挿入する挿入手段と、
作業ハウス又は前記原子炉圧力容器の外部に設けられ、前記撮像装置にて得られる映像に基づいて前記切断装置と前記多関節マニピュレータとを遠隔操作し、前記施工対象物を切断する遠隔操作装置と、
を備えたことを特徴とする原子炉内施工対象物の解体システム。
【請求項６】
前記施工対象物は、原子炉内構造物又は燃料デブリである請求項５に記載の原子炉内施工対象物の解体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断装置及び切断方法並びに切断装置を用いた解体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントでは、非常時においても常に原子炉圧力容器内の炉心の冷却がされるように、多重の緊急冷却設備が設けられ、炉心溶融事故を防ぐように対策が講じられている。しかしながら、極めて少ない確率ではあるが、過酷事故により緊急冷却設備の機能が喪失し炉心溶融に至る場合が想定される。このような過酷事故が発生した場合、炉内施工対象物（炉内構造物又は燃料デブリ）を切断し、炉内から搬出する必要がある。
【０００３】
その場合、炉内構造物又は燃料デブリを加熱・溶融して切断し取り出す方法がある。例えば、特許文献１（特開２０００−２０２６７７号公報）がある。特許文献１の技術では、金属等の被加工物に対して切断加工や穴あけ加工等のレーザ加工を行うレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドにおいて、アシストガスを用いて効率良く金属を溶融して切断し、加工能力を高めることができるようにしている。
引用文献２には、コンクリートなどの固形材をアシストガスを用いてレーザ加工して溶融し、その後冷却して脆くなった溶滓を回転カッタによって切削し粉砕することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０２６７７号公報
【特許文献２】特公平０７-９８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１、２は、共にレーザ加工より施工対象物を溶融することを開示している。特に、引用文献１のように金属、本願のように炉内構造部を例えアシストガスを用いたとしてもレーザで溶融させて切断しても、溶融させるのに時間がかかり、切断時間が長くなる。時間を短縮するためにはそれだけ出力の大きいレーザが必要である。場合によっては、アシストガスを使用できない場合がある。
【０００６】
また、引用文献２のように、冷却して得られる脆弱な溶滓を切断するのとは異なり、炉内構造部は固く、切断すると回転カッタが発熱し、回転カッタを長時間用いるためには冷却する必要があり、冷却材が新たな放射線汚染源となる可能性があり好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、施工対象物を効率良く短時間で切断でき、放射線汚染による二次廃棄物を少なくできる切断装置及び切断方法並びに切断装置を用いた解体システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成できる本発明の特徴は、放射線を放出する施工対象物にレーザ光を照射し、その施工対象物を軟化させるレーザヘッドと、内部に冷却水流路が形成されて軟化した施工対象物を切断する回転切断用ブレード、及び回転切断用ブレードを水圧供給部から供給される水の圧力によって駆動させる、回転切断用ブレードと同軸に設けられた水車を有する切断部と、その冷却水流路に接続され、水車から排出される水を冷却水としてその冷却水流路に導く第１管路と、その冷却水流路に接続され、冷却水流路から排出される冷却水を導く第２管路とを備えたことにある。
レーザ光によって軟化された状態の、放射線を放出する施工対象物を、水圧供給部から供給される水の圧力により駆動される水車で駆動される回転切断用ブレードによって切断することにより、効率良く短時間で施工対象物を切断することができる。さらに、水車から排出される水を、冷却水として第１管路により、回転切断用ブレード内に形成された冷却水流路に導き、この回転切断用ブレードをその冷却水によって冷却し、その冷却水を、その冷却水流路から第２管路に排出するので、その施工対象物の切断時に、汚染源となる冷却水を原子炉内に放水することがなく、放射線汚染による二次廃棄物を少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、施工対象物を効率良く短時間で切断でき、放射線汚染による二次廃棄物を少なくできる切断装置及び切断方法並びに切断装置を用いた解体システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】沸騰水型原子力プラントの概略構成図を示す図である。
【図２】多関節マニピュレータの実施例の全体構成図を示す図である。
【図３】本体アーム３の関節部の構成例を示す図である。
【図４】実施例１の切断装置の全体構成図を示す図である。
【図５】実施例１による施行例を示す図である。
【図６】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】図４においてＢ―Ｂの方向から見た、回転切断用ブレードと回転切断用ブレードを回転させる水車とを示す矢視図である。
【図８】図４においてＣ―Ｃの方向から見た、回転切断用ブレードと回転切断用ブレードを回転させる切断用水流モータとを示す矢視図である。
【図９】切断装置１００の第２の実施例を示す図で、切断装置の外観図を示す図である。
【図１０】切断装置１００の第２の実施例を示す図で、切断装置の構造と施行例を示す図である。
【図１１】原子炉内施工対象物の解体システムの一例として、原子炉圧力容器上蓋の解体システムを示す図である。
【図１２】解体システムの一例として、燃料デブリを解体する燃料デブリ解体装置に用いる多関節マニピュレータ移動テーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明の切断装置を有する解体システムが適用される沸騰水型原子力プラントについて説明する。図１に、沸騰水型原子力プラントの概略構成図を示す。沸騰水型原子力プラント１１は、原子炉１５及び原子炉格納容器１６を備えている。原子炉格納容器１６は、原子炉建屋１７内に設置されて、上端部に原子炉格納容器上蓋１８が取り付けられて密封されている。原子炉格納容器１６は、内部に形成されたドライウェル１９、及び冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成された圧力抑制室（ウェットウェル）２０を有する。ドライウェル１９に連絡されるベント通路２１の一端が、圧力抑制室２０内の圧力抑制プールの冷却水中に浸漬されている。
原子炉格納容器上蓋１８の真上に複数に分割された放射線遮蔽体であるシールドプラグ２２が配置され、これらのシールドプラグ２２が、原子炉建屋１７の運転床４２に設置されている。
【００１２】
原子炉格納容器１６の上部には、原子炉停止時に原子炉圧力容器２４の原子炉圧力容器上蓋２３を開けて燃料集合体２９を取り出し、隣接する使用済燃料貯蔵プール４１へ移す際に通すプールであって、放射線の遮蔽等のために水を張るための原子炉ウェル３９が設けられている。さらに、この原子炉ウェル３９を挟み込むように、ドライヤ・セパレータプール４０及び使用済みの燃料を一時的に保管する使用済燃料貯蔵プール４１が設けられている。ドライヤ・セパレータプール４０は、定期検査時に蒸気乾燥器２７や気水分離器２６といった炉内構造物を仮置きする場所として使われる。
【００１３】
原子炉１５は、原子炉圧力容器上蓋２３が取り付けられて構成される原子炉圧力容器２４、核燃料物質を含む複数の燃料集合体２９が装荷された炉心２５、蒸気乾燥器２７及び気水分離器２６を備えている。炉心２５、蒸気乾燥器２７及び気水分離器２６は原子炉圧力容器２４内に配置される。原子炉圧力容器２４内に設置された炉心シュラウド２８が、炉心２５を取り囲んでいる。炉心２５内に装荷された各燃料集合体２９は、下端部が炉心支持板３０によって支持され、上端部が上部格子板３１によって保持される。気水分離器２６は炉心２５の上端部に位置する上部格子板３１よりも上方に配置され、蒸気乾燥器２７が気水分離器２６の上方に配置される。ここで、燃料集合体２９は、図示しない核燃料物質として例えばＭＯＸ燃料のペレットを、ステンレス製の被覆管内にその軸方向に複数充填された燃料棒を有する。複数の燃料棒を横断面四角形状のチャンネルボックス内に正方格子状に配列して燃料集合体２９が形成されている。
【００１４】
複数の制御棒案内管３２が炉心２５の下方に配置され、複数の制御棒案内管３２を含むサポートシリンダが形成されている。炉心２５内の燃料集合体２９間に出し入れされて原子炉出力を制御する制御棒３３が、各制御棒案内管３２内に配置されている。複数の制御棒駆動機構ハウジング３４が、原子炉圧力容器２４の下鏡３５に取り付けられている。制御棒駆動機構（図示せず）が、それぞれの制御棒駆動機構ハウジング３４内に設置され、制御棒案内管３２内の制御棒３３と連結されている。原子炉圧力容器２４内に設置された蒸気乾燥器２７、気水分離器２６、炉心シュラウド２８、上部格子板３１、炉心支持板３０、サポートシリンダ、制御棒案内管３２、炉心シュラウド下部胴は、炉内構造物である。
【００１５】
原子炉圧力容器２４は、原子炉格納容器１６内の底部に設けられたコンクリートマット
３６上に設けられた筒状のペデスタル３７上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体３
８が、ペデスタル３７の上端に設置され、原子炉圧力容器２４を取り囲んでいる。
【００１６】
本明細書においては、原子炉建屋内施工対象物とは、上記炉内構造物と後述する作業ハウス内に設置される各機器及び過酷事故における燃料デブリをいう。
【００１７】
（実施例１）
次に、原子炉建屋内施工対象物を取り扱うための本発明の実施例１による切断装置１００を有する多関節マニピュレータについて説明する。図２に、本実施例の多関節マニピュレータの全体構成図を示す。多関節マニピュレータ１は、一端が原子炉建屋１７内の構造体に取り付け可能な固定台座２、固定台座２より伸長する本体アーム３、分岐部４、分岐部４より分岐する第１アーム５ａ及び切断装置１００よりなる第１多関節マニピュレータ５、及び、分岐部４より分岐する第２アーム６ａ及び把持部６ｂよりなる第２多関節マニピュレータ６により構成される分岐型マニピュレータである。
第１多関節マニピュレータ５には、切断装置１００と第１アーム５ａとの接続部付近に取り付けられた第１撮像装置７ａにより、切断装置１００をその撮像視野の略中央部としその周辺の画像が撮像される。同様に、第２多関節マニピュレータ６には、把持部６ｂと第２アーム６ａとの接続部付近に第２撮像装置７ｂが取り付けられている。切断装置１００にはレーザヘッド１７０を有する。
固定台座２は、例えば、水等の液媒体を供給するためのポンプ及びタンク（図示せず）からなる水圧供給部９とホースにて、またレーザ装置７０と光ファイバ１７２にて接続されている。
【００１８】
本体アーム３、第１アーム５ａ及び第２アーム６ａを後述するように同じユニットを複数有する。図３に示す本体アーム３の関節部の構成例を用いて、図２に示す多関節マニピュレータ１の関節部の構成を説明する。
【００１９】
本体アーム３は、上下に対向する２つの正方形状の平板である固定座４６に、それぞれ、フランジ４５、フランジ４５上にシリンダ４４、対向するシリンダ４４に両端が挿入され保持されるチューブ４７、及び対向する固定座４６に両端が接続されチューブ４７より固定座４６の外縁部に位置するばね４８より１つのユニットが形成され、これら複数のユニットを縦方向に連接することで本体アーム３を構成する。ここで、図示しないが、フランジ４５及び固定座４６には水等の液媒体をシリンダ４４とフランジ４５の間に通流するための孔が形成されている。また、連節される２つのユニットは、それぞれ固定座４６の裏面（フランジ４５等が取り付けられた面とは反対側の面）同士を、例えば、溶接あるはボルト締結等により固定される。図３に示す状態では、各ユニットを構成する４本のシリンダ４４とフランジ４５の間に水圧供給部９より供給される水媒体による液圧と、４本のばね４８によるばね力とが平衡状態にあることにより本体アーム３は曲がることなく真直ぐな状態を維持している。
【００２０】
そこで、図３に示すように、縦断面図上左側に位置するチューブ４７を挟んで存在するシリンダ４４とフランジ４５の間に選択的に水圧供給部９より水媒体を供給することにより、その液圧に応じてシリンダ４４とフランジ４５の間がピストン動作により間隙が広がる。このとき、ばね４８のばね力に抗して（打ち勝ち）、シリンダ４４とフランジ４５の間隙が広がった分、周長が伸長することにより、右側に位置するシリンダ４４とフランジ４５の間隙との長さの差分が生じる。このとき、チューブ４７は柔軟性を有することから、左側と右側の周長差により曲がり（変形して）本体アーム３は右側へと曲がる。このとき、このように各ユニットを構成するシリンダ４４を介して選択的に液媒体を供給し、チューブ４７を挟んで存在するシリンダ４４とフランジ４５の間に液圧を印加することにより、所望の方向に曲げることが可能となる。
なお、チューブ４７は、水圧供給部９より供給される水媒体による液圧に耐え得ること、及び耐放射線性を考慮し、例えばポリエーテル系又はポリエステル系樹脂のチューブ体が用いられる。
【００２１】
次に、切断装置１００の第１の実施例である切断装置１００Ａについて図４乃至図８を用いて説明する。図４は切断装置１００Ａの全体構成図を示す図である。図５は、実施例１による施行例を示す図である。図６は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。図７は、図４においてＢ―Ｂの方向から見た、回転切断用ブレード１１１と回転切断用ブレードを回転させる水車１１２ｈとを示す矢視図である。図８は、図４においてＣ―Ｃの方向から見た、回転切断用ブレード１１１と回転切断用ブレードを回転させる切断用水流モータ１１２とを示す矢視図である。なお、図４、図８において、ＩＮは冷却水の流入を、ＯＵＴは冷却水の出流を示す。
【００２２】
切断装置１００Ａは、多関節マニピュレータ１の先端に固定する固定部１０１と、施工対象物Ｓにレーザ光１７３を照射し、施工対象物Ｓを軟化させるレーザヘッド１７０と、軟化した施工対象物Ｓを切断する切断部１１０とを有する。従って、切断装置１００Ａは、図５において矢印Ｆの方向に移動し、まず施工対象物Ｓをレーザヘッド１７０で斜線で示す部分を順次軟化させ、その軟化した施工対象物Ｓを回転切断用ブレード１１１で切断する。本発明で軟化とは、レーザ加工した時に、施工対象物Ｓが溶融せず形状を維持して柔軟性を帯びた状態をいう。
【００２３】
レーザヘッド１７０は、図５に示すように、多関節マニピュレータ１の固定台座２（図２参照）を介してレーザ光１７３を導出する光ファイバ１７２と、光ファイバに導かれたレーザ光１７３を施工対象物Ｓに収束させる図示しない光学系を内部に有するレーザヘッド本体１７１と、施工対象物Ｓの表面の凹凸に追従する伸縮機構１７４とを有する。レーザヘッド１７０は、レーザヘッド本体１７１で切断部１１０と固定されているので、レーザ光１７３で施工対象物Ｓの軟化させることができる範囲は、事前に想定できる。
【００２４】
伸縮機構１７４は、レーザヘッド本体１７１とレーザヘッド本体から出射したレーザ光１７３を内蔵する筒状形状を有する。伸縮機構１７４は、弾性ばね１７４ｂと、弾性ばねを内蔵する伸縮カバー１７４ｃと、弾性ばね１７４ｂにより施工対象物Ｓの表面を追従する伸縮部１７４ｐとを有する。伸縮機構１７４は筒状を有しているために、施工対象物Ｓからの切削屑が筒状内に入るのを防護でき、水蒸気などの影響がある気中環境や水中環境でも安定したレーザを出力することが可能となり、確実な加工を実現できる。
【００２５】
図４に示すように、切断部１１０は、施工対象物Ｓを切断する刃先１１１ｈを周囲に有する回転切断用ブレード１１１と、回転切断用ブレードを回転させる水圧駆動手段である切断用水流モータ１１２と、回転切断用ブレードを冷却する切断部冷却部１１４とを有する。
切断用水流モータ１１２は、図４、図８に示すように、多関節マニピュレータ１の固定台座２（図２参照）から配設された柔軟金属配管、例えばロータリジョイントを組合せた金属配管（図示せず）と、柔軟金属配管が接続され、駆動水を流入させる流入栓１１２ｉと、駆動水によって回転切断用ブレード１１１の駆動軸１１２ｊを軸に回転する水車１１２ｈ（図７参照）と、回転させた駆動水を排出する流出栓１１２ｏとを有する。
【００２６】
切断部冷却部１１４は、図４、図５に示すように、流出栓１１２ｏから配設された接続固定配管（図示せず）が接続され、駆動軸１１２ｊの一端に設けられた駆動水を流入させる流入栓１１４ｉと、駆動軸１１２ｊ内と回転切断用ブレード１１１内に配設され一端を流入栓１１４ｉに接続された冷却水流路１１４ｔと、冷却水流路１１４ｔの他端が接続され駆動軸１１２ｊの他端に設けられた流出栓１１４ｏと、流出栓１１４ｏと固定台座２とを接続する柔軟金属配管（図示せず）とを有する。回転切断用ブレード１１１の刃先１１１ｈを効率的に冷却するために、回転切断用ブレード１１１内においては冷却水流路１１４ｔを回転切断用ブレードの刃先の周囲に隣接するように配設する。なお、冷却水流路１１４ｔは、図６に示すように管状のものではなく、回転切断用ブレード１１１内部全体を流水路としてよい。また、上記において接続固定配管の代わりに柔軟金属配管を用いてもよい。
【００２７】
この構成によって、固定台座２から駆動水を回転切断用ブレード１１１内に循環させることによって、刃先１１１ｈを冷却し、原子炉内に汚染源となる冷却水を放水することなく、回転切断用ブレード１１１で施工対象物を切断できる。
【００２８】
この結果、上述した実施例１によれば、レーザ光によって施工対象物Ｓを溶融させることなく、軟化させた状態において回転切断用ブレードで切断することで、短時間で施工対象物Ｓを切断でき、切断効率を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施例１によれば、回転切断用ブレード内を冷却することで、原子炉内に汚染源となる冷却水を放水することなく施工対象物Ｓを切断でき、放射線汚染による二次廃棄物を少なくすることができる。
【００３０】
さらに、本実施例１によれば、原子炉内に汚染源となる冷却水を放水することなく回転切断用ブレード１１１の温度上昇を防止することができる。
【００３１】
また、多関節マニピュレータ１において、切断装置の動力源をアーム部と同一にすることによって、動力原をシンプルに構成でき、信頼性の高い多関節マニピュレータを提供できる。
【００３２】
なお、多関節マニピュレータとしては、３本アームの分岐型ではなく、２本又は１本のアームを有する多関節マニピュレータでもよい。また、アーム駆動も、例えば、ばねの伸縮動作をシリンダ４４の代わりに、ワイヤで行ってもよい。
【００３３】
（実施例２）
実施例２の実施例１と異なる点は、切断装置１００である。図９、図１０は、切断装置１００の第２の実施例である切断装置１００Ｂを示す図である。図９(ａ)は切断装置１００Ｂの外観図、図９(ｂ)は、図９(ａ)において矢印Ｅの方向からの側面図である。図１０は切断装置１００Ｂの構造と施行例を示す図である。図１０(ａ)は、施工対象物Ｓを軟化させている状態を示す。図１０(ｂ)は、施工対象物Ｓを切断している状態を示す。なお、図９(ｂ)、図１０(ａ)において、ＩＮは冷却水の流入を、ＯＵＴは冷却水の出流を示す。
【００３４】
実施例２の切断装置１００Ｂの実施例１と異なる点は、２点ある。
第１に、切断用ブレード、切断用ブレードの駆動部及び切断部冷却部から構成される切断部１５０である。切断用ブレードに関しては、実施例１では刃先を回転させて行う回転切断用ブレード１１１を用いた。実施例２では、図９に示すように、相対抗して交差する３枚の交差切断用ブレード１５１を用いる。図９(ｂ)に確実に切断できるように、中央の交差切断用ブレード１５１ｂと交差し、交差切断用ブレード１５１ｂを挟むように２枚の交差切断用ブレード１５１ａ、１５１ｃを配置している。交差は、各交差切断用ブレード１５１の刃先先端１５１ｈが施工対象物Ｓを横切るようにする。
【００３５】
切断用ブレードの駆動部に関しては、実施例１では水車１１２ｈによる切断用水流モータ１１２を用いたが、実施例２では図１０に示すように、水圧駆動手段である水圧シリンダ１５２による伸縮駆動を、水圧駆動リンク１５２ｒで交差切断用ブレード１５１の交差移動に伝達する構成としている。なお、水圧シリンダ１５２には、水圧駆動リンク１５２ｒを駆動する駆動水の流入栓１５２ｓ、１５２ｕを有する。
【００３６】
切断部冷却部に関しては、冷却水流路１５４ｔを交差切断用ブレード内に設け、それらを例えば柔軟金属配管で接続することは同じであるが、冷却水は駆動部を介さず、例えば固定台座２（図２参照）から直接供給され、各交差切断用ブレード１５１を巡り、冷却後は、直接、固定台座２に戻る。
第２に、レーザヘッド１７０である。構造は実施例１と同じであるが、レーザヘッド１７０を施工対象物Ｓに対して垂直に設けている点が実施例１と異なる。なお、実施例１においてもレーザヘッド１７０を施工対象物Ｓに対して垂直に設けてもよい。
【００３７】
このような構造によって、レーザヘッド１７０によって図１０(ａ)に斜線で示すように実施例１と同様に施工対象物Ｓを軟化させる。軟化させた後、水圧シリンダ１５２の流入栓１５２ｓから駆動水を流入させ、水圧駆動リンクを上昇させて３枚の交差切断用ブレードを交差させて施工対象物Ｓを切断する。３枚の交差切断用ブレードの交差を解消する時は、流入栓１５２ｕから駆動水を流入させる。
【００３８】
この結果、上述した実施例２によれば、レーザ光によって施工対象物Ｓを溶融させることなく、軟化させた状態において切断用ブレードで切断することで、短時間で施工対象物Ｓを切断でき、切断効率を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施例２によれば、交差切断用ブレード内を冷却することで、ブレードの劣化等を防ぎ、原子炉内に汚染源となる冷却水を放水することなく施工対象物Ｓを切断でき、放射線汚染による二次廃棄物を少なくすることができる。
【００４０】
また、本実施例２によれば、１枚の交差切断用ブレードを２枚の交差切断用ブレードで挟むように交差することによって、より確実に施工対象物を確実に切断できる。
【００４１】
また、多関節マニピュレータ１において、切断装置の動力源をアーム部と同一にすることによって、動力源をシンプルに構成でき、信頼性の高い多関節マニピュレータを提供できる。
【００４２】
（実施例３）
過酷事故により炉心溶融により生成された燃料デブリは、炉内構造物である金属と、燃料の硬化物であるセラミックの混合した物質になる場合がある。金属とセラミックは性質が大きくことなるため、金属とセラミックの混合物を切断することは難しい。例えば、実施例１および実施例２の切断装置において、レーザ光１７３をセラミック部分に短時間照射することによりセラミック部分を破砕除去し、そのあとで金属部分をレーザ光１７３により軟化させ切断することにより、金属とセラミックの混合物となった燃料デブリを容易に切断することができる。
本実施例の切断装置１００を有する原子炉建屋１７内の施工対象物の解体システム及び解体システムを用いた作業工程について説明する。図１１に、本願発明の切断装置１００を用いた解体システムの一例として、原子炉圧力容器上蓋２３（以下。単に容器上蓋２３という）の解体システムについて説明する。
【００４３】
まず、容器上蓋２３の解体システムが作業する環境を説明する。図１１に示すように、予め原子炉建屋１７の運転床４２の上方に作業ハウス６２を設ける。作業ハウス６２は、四方が４つの作業ハウス側壁で囲まれ、天井面と床面とで閉鎖空間（放射線遮蔽空間）を形成する。また、２つの対向する作業ハウス側壁の内壁上部には作業ハウス内レール６５が敷設され、作業ハウス内レール６５の長手方向に沿って走行する走行台車６４、走行台車６４と直交する方向に走行可能な横行台車６３よりクレーン装置（以下、作業ハウスクレーン装置）が構成される。
【００４４】
作業ハウスクレーン装置から懸垂する４本のワイヤの先端部は、吊り天秤５８の上面とフックを介して接続されている。解体作業を行う多関節マニピュレータ１は、吊り天秤５８に固定されている。
【００４５】
作業ハウス６２の床面に形成される開口部の大きさは、容器上蓋２３の全体を解体するために、互いに直行する方向に移動する走行台車６４及び横行台車６３によって吊り天秤５８を移動できる大きさとする。
【００４６】
解体システムは、実施例１で示した切断装置１００Ａを有する多関節マニピュレータ１と、水圧供給部９と、水圧供給部９を介して切断装置１００Ａも含め多関節マニピュレータ１を遠隔制御する遠隔操作装置５０と、解体された容器上蓋２３を一時的に保管する保管部１０とを有する。保管部１０は、多関節マニピュレータ１の近くに吊り天秤５８から吊り下げられている。また、解体作業の全体を監視するために、先端に監視カメラ７ｃを備えた第３撮像装置用マニピュレータ８を設けている。
【００４７】
遠隔操作装置５０は、放射線を遮蔽する作業ハウス６２の外部に設置され、表示装置５５及びコントローラ５６より構成される。コントローラ５６としては、例えば、グローブ型のコントローラ、あるいはハンドレバー式等が用いられる。コントローラ５６から作業員により操作入力される分岐型多関節マニピュレータ１に対する操作量は、図示しない演算装置にて入力される操作量を水圧供給部９より供給すべき、第１多関節マニピュレータ５、第２多関節マニピュレータ６及び本体アーム３を構成する各ユニットの対応するシリンダ４４へ選択的に印加する液圧に変換し出力する。なお、図示しない演算装置、コントローラ５６は、例えば、各種プログラムが格納されるＲＯＭ、演算過程のデータを格納するＲＡＭ、外部記憶装置等のメモリと、各種プログラムを読み出し実行するＣＰＵ等のプロセッサより構成される。
【００４８】
このような構成において、作業員は、各アームに設けられた撮像装置７ａ、７ｂ及び監視カメラ７ｃの映像を表示装置５５で見ながら切断装置１００Ａを含む多関節マニピュレータ１を操作する。
【００４９】
例えば、吊り天秤５８を多関節マニピュレータ１が容器上蓋２３を解体できる位置まで降下させる（ステップ１）。その後、第１多関節マニピュレータ５の姿勢を制御しながら切断装置１００Ａで容器上蓋２３を所定の距離第１の切断線を形成する（ステップ２）。このとき、第１多関節マニピュレータ５をしっかりと固定するために、容器上蓋２３に設けられた原子炉圧力容器上蓋スプレイ用フランジ５７を第２多関節マニピュレータ６の把持部６ｂで把持して切断を行ってもよい。
【００５０】
次に、走行台車６４及び横行台車６３で多関節マニピュレータ１を所定の距離シフトし（ステップ３）、ステップ２の第１の切断線に平行に第２の切断線を形成する（ステップ４）。その後、切断装置１００Ａの切断線が第１の切断線と所定の角度、例えば直角になるように第１多関節マニピュレータ、必要ならば本体アーム３の姿勢を制御する（ステップ５）。ステップ２、と同様にして第１及び第２の切断線を跨ぐように第３の切断線を形成する（ステップ６）。ステップ３、ステップ４と同様に第１及び第２の切断線を跨ぐように第３の切断線を形成する（ステップ７）。この時、切断片が落下しないように第２多関節マニピュレータ６の把持部６ｂで切断片を把持して切断する。しかしながら、最初の切断片は把持する箇所がないので、把持部６ｂで把持できる原子炉圧力容器上蓋スプレイ用フランジ５７を最初の切断片となるようにする。把持した切断片を保管部１０に収納する（ステップ８）。
【００５１】
ステップ１あるいはステップ６からステップ８の動作を繰り返す（ステップ９）。ステップ９において、保管部１０が満杯になったら一旦吊り天秤５８を吊り上げ、例えば新たな保管部１０と交換し、ステップ１からの動作が容器上蓋２３全体を解体するまで繰り返される。
【００５２】
以上説明した適用例１によれば、実施例１で示した切断装置を用いて、原子炉圧力容器上蓋を確実解体できる。
【００５３】
なお、上記説明は、実施例１で示した切断装置を用いた例であるが、実施例２で示した切断装置を用いてもよい。
本願発明の切断装置１００を用いた解体システムの他の例として、燃料デブリ解体装置の例を説明する。燃料デブリ解体装置自体は、適用例１と同様な構成であり図示しない。即ち、燃料デブリ解体装置は、実施例１又は実施例２で示した切断装置１００を有する多関節マニピュレータ１と、水圧供給部９と、水圧供給部９を介して切断装置１００Ｂも含めて多関節マニピュレータ１を遠隔制御する遠隔操作装置５０と、解体された容器上蓋２３を一時的に保管する保管部１０とを有する。
【００５４】
燃料デブリは原子炉圧力容器２４の底部あるために、ワイヤで下げられた吊り天秤５８の位置を制御して多関節マニピュレータ１の位置を制御することは難しくなる。そこで、適用例２では、図１２に示す多関節マニピュレータ移動テーブル８０で燃料デブリの上面全体に亘って切断装置１００の位置決めを可能とする。燃料デブリの上面全体に亘っての切断装置１００の位置決めは、外周側に設けられ、多関節マニピュレータ１を固定する破線で示す固定台座２を有する副旋回テーブル８３を主旋回テーブル８１が周回転させることで実現する。なお、図１２は、多関節マニピュレータ移動テーブル８０を容器上蓋２３から見た図である。
【００５５】
多関節マニピュレータ移動テーブル８０は、図１１と同様に、４本のワイヤで移動テーブルを吊り下げて燃料デブリが解体できる所定の位置まで降下させ、炉内に搬入し、固定する。固定は、主旋回テーブル８１の側部にシール付クランプ部８５を複数個所設け、シール付クランプ部を突出動作させて行う。主旋回テーブル８１及び副旋回テーブル８３は、それぞれ主旋回駆動部８２、副旋回駆動部８４を回転される。副旋回テーブル８３には、保管部１０を回収できる窓１０ｗを設ける。窓１０ｗは、通常はカバー８６で放射線を遮蔽できるようになっており、所定の位置にくるとそのカバーが外され、例えば、多関節マニピュレータ移動テーブル８０の上部に設けられた多関節マニピュレータで保管部１０を交換する。
【００５６】
適用例１では既にある施設を用いて多関節マニピュレータを位置決めさせることができる点が優れている。適用例２の多関節マニピュレータ移動テーブルは、新たな施設が必要であるが、燃料デブリに対する多関節マニピュレータ１の位置決めがし易く、操作性に優れている。
【００５７】
以上説明した適用例２によれば、多関節マニピュレータ１の位置決め、即ち切断装置１００の位置決めを精度よく設定でき、燃料デブリを確実に回収することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１：分岐型多関節マニピュレータ
２：固定台座            ３：本体アーム        ４：分岐部
５：第１多関節マニピュレータ            ５ａ：第１アーム
６：第２多関節マニピュレータ            ６ａ：第２アーム
６ｂ：把持部            ７ａ：第１撮像装置    ７ｂ：第２撮像装置
７ｃ：第３撮像装置      ８：第３撮像装置用マニピュレータ
９：水圧供給部          １０：保管部          １０ｗ：窓
１１：沸騰水型原子力プラント                  １５：原子炉
１６：原子炉格納容器    １７：原子炉建屋      １８：原子炉格納容器上蓋
２３：原子炉圧力容器上蓋                      ２４：原子炉圧力容器
２５：炉心              ３３：制御棒          ３８：γ線遮蔽体
３９：原子炉ウェル      ４０：ドライヤ・セパレータプール
４１：使用済燃料貯蔵プール                    ４２：運転床
４３：天井クレーン      ４４：シリンダ        ４５：フランジ
４６：固定座            ４７：チューブ        ４８：ばね、
５０：遠隔装操作装置    ５５：表示装置        ５６：コントローラ
５７：原子炉圧力容器上蓋スプレイ用フランジ    ５８：吊り天秤
６２：作業ハウス        ６３：横行台車        ６４：走行台車
６５：作業ハウス内レール                      ７０：レーザ装置
８０：多関節マニピュレータ移動テーブル        ８１：主旋回テーブル
８２：主旋回駆動部                            ８３：副旋回テーブル
８４：副旋回駆動部      ８５：シール付クランプ部
８６：カバー            １００，１００Ａ．１００Ｂ：切断装置
１０１：固定部          １１０：切断部        １１１：回転切断用ブレード
１１１ｈ：刃先        １１２：切断用水流モータ
１１２ｈ：水車          １１２ｊ：駆動軸      １１４：切断部冷却部
１１４ｔ：冷却水流路                          １５０：切断部
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ：交差切断用ブレード
１５１ｈ：刃先          １５２：水圧シリンダ  １５２ｒ：水圧駆動リンク
１５４ｔ：冷却水流路    １７０：レーザヘッド
１７１：レーザヘッド本体                    １７２：光ファイバ
１７３：レーザ光      １７４：伸縮機構      Ｓ：施工対象物
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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