(57)【要約】【課題】装置全体の寸法が大きくなるのを防ぐことができ、また検査装置からの音波を出力するために、信号取込みを考慮する必要がなく、通常のケーブルで音波を出力することが可能な原子炉内位置測定装置を得る。【解決手段】原子炉圧力容器１の内部に配設され、炉内構造物等の内外壁の溶接線の点検や検査を行う移動式の検査装置７に取り付けられ、音波を発振する送波器４と、１の内部であって、炉心を支持する炉心支持板２１より下方位置に存在する炉内構造物に設置され、前記送波器４からの音波を検出する少なくとも２個の受波器５と、５からの音波が各受波器５に到達するまでの到達時間をそれぞれ測定し、該測定時間と前記受波器間の距離に基き三角測量の原理により７の位置を演算する演算器を具備したもの。【選択図】図１
2005055398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の内部に配設され、原子炉圧力容器や炉内構造物等の内外壁の溶接線の点検や検査を行う移動式の検査装置に取り付けられ、音波を発振する送波器と、
前記原子炉圧力容器の内部であって、炉心を支持する炉心支持板より下方位置に存在する炉内構造物に設置され、前記送波器からの音波を検出する少なくとも２個の受波器と、
前記送波器からの音波が前記各受波器に到達するまでの到達時間をそれぞれ測定し、該測定時間と前記受波器間の距離を三角測量の原理により前記検査装置の位置を演算する演算器と、
を具備したことを特徴とする原子炉内位置測定装置。
【請求項２】
前記送波器が発振する音波の周波数は、音波が伝播される際の障害物がない所では５０ｋＨｚ以上とすることを特徴とする請求項１記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項３】
前記原子炉圧力容器の内部であって、前記炉心の周囲に配設されかつ該炉心を冷却するための複数のジェットポンプの下端開口部に、受波器設置治具により前記受波器を取付け、前記各受波器を前記各ジェットポンプの下端開口部に取付けることを特徴とする請求項１記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項４】
前記原子炉圧力容器の内部であって、前記炉心の周囲に配設されかつ該炉心を冷却するための複数のジェットポンプの下端開口部に、受波器設置治具により前記受波器を取付け、前記受波器の全てを前記ジェットポンプの一つの下端開口部に取付けることを特徴とする請求項１記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項５】
前記原子炉圧力容器内部の炉下部であって、制御棒駆動機構を収納する制御棒駆動機構ハウジングに、受波器設置治具により前記受波器を取付け、前記各受波器を前記各制御棒駆動機構ハウジング又はこの近傍に取付けることを特徴とする請求項１記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項６】
前記原子炉圧力容器内部の炉下部であって、制御棒駆動機構を収納する制御棒駆動機構ハウジングに、受波器設置治具により前記受波器を取付け、前記受波器の全てを前記制御棒駆動機構ハウジングの一つ又はこの近傍に取付けることを特徴とする請求項１記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項７】
請求項３、請求項４、請求項５、請求項６のうちの少なくとも２つの請求項を組み合わせたことを特徴とする原子炉内位置測定装置。
【請求項８】
前記ジェットポンプのうちの既知の位置である１つの下端開口部に、角度検出用送波器を設置し、これにより前記受波器設置治具に取付けられている前記複数の受波器の設置方位角を検出可能に構成したことを特徴とする請求項４又は６記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項９】
前記受波器の設置された方位角を目視可能なカメラ及び前記炉内構造物との相対距離を測定するためのレーザグリッドを、前記受波器設置治具に設けたことを特徴とする請求項４記載の原子炉内位置測定装置。
【請求項１０】
前記送波器から発振する音波の周波数は、音波が伝播される際の障害物が存在する所では基準周波数５〜８０ｋＨｚに対して±２０％の範囲内で可変にすること、または複数の周波数を使用することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の原子炉内位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器の内部に配設され、原子炉圧力容器や炉内構造物等の内外壁の溶接線の点検や検査を行う移動式の検査装置の位置を測定する原子炉内位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種従来の原子炉内位置測定装置として、以下に述べる第１の音波による測定する音波測定方式及び第２のカメラによる測定するカメラ測定方式がある。この内の第１の音波測定方式は、炉内構造物などの内外壁の溶接線の点検や検査を行う検査装置例えば自走式ロボットに、設置された炉内の所望の位置例えばジェットポンプに設置された送波器（ピンガ）と、炉内構造物などの内外壁の溶接線の点検や検査を行う検査装置例えば自走式ロボットの複数に、それぞれ設置され、送波器からの音波を受波する受波器（ハイドロホン）と、送波器から発振した音波が受波器まで到達する時間を計算する信号処理器を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、カメラ測定方式は、原子炉炉底部の制御棒案内管に設置されるロボットに搭載され、視野に位置測定対象を捉えるカメラと、カメラから得られた映像を信号処理する信号処理器を備えている。この場合には、ロボット搭載のカメラからの映像から現在位置を推定し、または外部からカメラを目視し、その映像から現在位置を測定するものである。
【特許文献１】特開平９−６１５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のカメラ測定方式は、カメラ装置を原子炉底部に設置することは、カメラ装置の位置決めを精度高く行う必要があり、そのため原子炉内位置測定装置の寸法が大きくなるという問題点がある。
【０００５】
また、前述した音波測定方式では、検査装置例えば自走式ロボットの受波器が受信した受信信号を受波器から地上に送る必要があり、そのためにはロボットには信号を地上に送るために、ケーブル等の耐ノイズ性を高くする必要がある。ロボットのケーブルの多くは運動性確保のため特殊なものを使用しており、耐ノイズ性を高くするためには、ケーブルのシールドを多くするなどの処置が必要となり、これはケーブルの剛性を高め、ロボットの運動性能を悪化させることになる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を改善するためなされたもので、装置全体の寸法が大きくなるのを防ぐことができ、また検査装置からの音波を出力するために、信号取込みを考慮する必要がなく、通常のケーブルで音波を出力することが可能な原子炉内位置測定装置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】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、原子炉圧力容器の内部に配設され、原子炉圧力容器や炉内構造物等の内外壁の溶接線の点検や検査を行う移動式の検査装置に取り付けられ、音波を発振する送波器と、前記原子炉圧力容器の内部であって、炉心を支持する炉心支持板より下方位置に存在する炉内構造物に設置され、前記送波器からの音波を検出する少なくとも２個の受波器と、
前記送波器からの音波が前記各受波器に到達するまでの到達時間をそれぞれ測定し、該測定時間と前記受波器間の距離を三角測量の原理により前記検査装置の位置を演算する演算器とを具備した原子炉内位置測定装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置全体の寸法が大きくなるのを防ぐことができ、また検査装置からの音波を出力するために、信号取込みを考慮する必要がなく、通常のケーブルで音波を出力することが可能な原子炉内位置測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、始めに図１及び図２により、本発明の概要について説明する。原子炉圧力容器１は、概略図示しない炉心部と、炉下部と、炉底部からなり、圧力容器１内部には炉内構造物が形成されている。図１及び図２は、このうちの炉下部と、炉底部のみを示している。
【００１０】
炉内構造物は、内部タンクを形成するシュラウド３、複数の制御棒案内管２２が連結されかつこれらの横方向の支持をする炉心支持板２１、図示しない上部格子板からなっている。シュラウド３は、上部胴３ａ、中間部胴３ｂ及び下部胴３ｃの３段胴からなり、下部胴３ｃは、圧力容器１と一体に作られたシュラウドサポート９に溶接構造で支持されている。圧力容器１とシュラウド３とのアニュラス空間には、炉心部を冷却する複数のジェットポンプ２が設置されている。
【００１１】
このような構成の圧力容器１内壁やシュラウド３の内外壁の溶接線の目視検査や探傷試験検査を行う場合には、検査対象や検査個所に応じて専用の検査装置７例えば自走式ロボットを設置し、これらにより溶接線の検査ができるように構成されている。
【００１２】
検査装置７には、所定周波数の音波を発振する送波器（ピンガ）４が取付けられている。そして、圧力容器１の内部であって、炉心支持板２１より下の高さの所望の位置例えば２個のジェットポンプ２の下端開口部例えば円錐状に広がっている部分であるディフューザに、それぞれ受波器設置治具１０により受波器（ハイドロホン）５を取付けるようにしたものである。そして、各受波器５は、例えば地上側の原子炉圧力容器外部の建物に設置され図示しない制御装置例えばマイコンチップからなる演算器に対してそれぞれ電気的に接続され、この演算器は送波器４からの音波が各受波器５に到達するまでの到達時間を測定し、この測定時間と、各受波器５間の距離（これは受波器５の設置する位置例えばジェットポンプ２の下端開口部の位置が予め判っているので、その距離）を三角測量の原理により検査装置７の位置を演算する。
【００１３】
ここで、演算器の処理内容例について説明する。（１）音波信号の取込を行う。これは、取込開始は送波器４が音波を出力した時間を０とする。（２）取込開始時間と取込ゲインの補正を行う。このことは、遅く計測された音波は、音源から遠いことを意味し、また、音源から遠ければ音波の音圧が下がる、これは時間の関数なので補正をおこなう。（３）−１音波到達時間の測定を測定を行う。具体的には、予め決めた閾値以上の音圧が検出された時間を測定する。（３）−２または（３）−１とは別に音波到達時間の測定を行う。具体的には、予め出力した音波の形状と同じ波形が検出された時間を測定する。この場合の時間の測定は、音波を出力した時間０からカウンタをスタートさせ，そのカウンタにより測定する。（４）−１  ２点以上で測定した音波到達時間から検査装置７の位置を計算する。（４）−２  または（３）−１とは別に深度の計測値を考慮して検査装置７の位置を計算する。
【００１４】
このように構成されている本発明の第１の実施形態によれば、検査装置７に送波器４が取付けられ、この送波器４からの音波を受波する受波器５がジェットポンプ２の下端開口部に設置されているので、原子炉炉下部にある障害物がある領域に検査装置７が位置している場合であっても検査装置７の位置を測定できる。また、第１の実施形態によれば、従来のカメラ測定方式での問題点である、装置全体の寸法が大きくなるのを防ぐことができ、また検査装置からの音波を出力するために、信号取込みを考慮する必要がなく、通常のケーブルで音波を出力することが可能な原子炉内位置測定装置を提供することができる。
【００１５】
図３及び図４並びに図５は、本発明の第２の実施形態である図１及び図２の受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための図であり、これは吊りワイヤ１１、連結具１２、ヒンジ１３、開閉アーム１４、補助アーム１５、支持具１６からなっている。具体的には、吊りワイヤ１１の下端部に連結具１２の上部が連結され、連結具１２の周面には３個のヒンジ１３が取付けられ、この各ヒンジ１３にはそれぞれ３本の開閉アーム１４が取付けられ、連結具１２の下部には例えば円筒状の支持具１６が取付けられ、支持具１６の外周面の軸方向長さの中央位置には３本の補助アーム１５の一端がそれぞれ回転自在に支持され、補助アーム１５の他端が開閉アーム１４にそれぞれ回転自在に支持されている。この結果、受波器５を支持具１６に取付けた状態の受波器設置治具１０が設置されるジェットポンプ２の下端開口部の大きさ（所定範囲内）に応じて各開閉アーム１４の開閉角度が均等で且つ自由に変更可能になっている。
【００１６】
以上述べた図３〜図５に示す実施形態によれば、検査装置７に取付けられた送波器４から発生した音波は、ジェットポンプ２に取付けられた受波器５で検出され、送波器４からの受波器５までの音波の到達時間を測定し、これを三角測量の原理により距離求めることで、送波器４の位置及び検査装置７の位置を検出することが可能となる。また、本実施形態によれば受波器５をジェットポンプ２及び炉内構造物に対して正確に位置固定可能であるので、音波の位置計測時の炉内構造物に対する位置決め精度を向上させることができ、送波器４から発振した音波により送波器４または検査装置７の位置を正確に位置測定可能である。
【００１７】
図６及び図７並びに図８は、本発明の第３の実施形態である図１及び図２の受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための図であり、前述の第２の実施形態と異なる点は、３本の開閉アーム１４の先端にそれぞれ受波器５ａ、５ｂ、５ｃが取付けられており、これに伴って支持具１６には何も取付けられていない点である。これ以外の構成は、前述の第２の実施形態と同一である。
【００１８】
このように受波器５ａ、５ｂ、５ｃを設置することにより、１組の受波器設置治具１０により複数の位置での音波の検出が可能となるため、１組の受波器設置治具１０によりシュラウドサポート（バッフルプレート）９の下及び炉底部での送波器４及び検査装置７の位置検出が可能となる。
【００１９】
第３の実施形態によれば、受波器設置治具１０受波器設置治具１０により複数の受波器５ａ、５ｂ、５ｃをジェットポンプ２及び炉内構造物に対して正確な位置で固定可能であるので、音波の位置計測時の炉内構造物に対する位置決め精度を向上させることができる。また複数の受波器５を１つの受波器設置治具１０で固定可能であるので、炉内構造物に受波器５を設置する回数が少なくなり、装置設置時間が短縮可能である。
【００２０】
図９〜図１１及び図１５並びに図１６は、本発明の第４の実施形態の受波器設置治具１０を説明するための図及び原子炉位置測定装置を説明するための図である。受波器設置治具１０は、以下のように構成されている。すなわち、吊下げワイヤ１１により本体中心部であるガード２５が支持され、ガード２５で保護されるように受波器５が構成されている。受波器５の最下端部にはＣＲＤハウジング２７の最上部の穴に取り合うためのＣＲＤ設置部２６が取付けられている。
【００２１】
このような構成において、ＣＲＤハウジング２７の最上部の穴と受波器設置治具１０のＣＲＤハウジング設置部２６が取り合うことで、ＣＲＤハウジング２７に設置される。受波器設置治具１０を炉底部ＣＲＤハウジング２７の最上部に複数設置し、検査装置７に取付けられた送波器４から発振した音波を検出する。受波器設置治具１０はＣＲＤハウジング２７を基準に設置可能であるため、設置の際の位置決め精度が高い。そのため検出された送波器４及び検査装置７の位置精度を高くすることが可能となる。
【００２２】
図１２〜図１４は、本発明の第５の実施形態の受波器設置治具１０を説明するための図及び原子炉位置測定装置を説明するための図である。本実施形態では、ＣＲＤハウジング２７に設置する受波器設置治具１０に複数の受波器５ａ、５ｂ、５ｃを取付けるられるように構成したものである。具体的には、複数の受波器５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれ展開リンク２９に取付けられる。受波器設置治具１０の最下部にはＣＲＤハウジング２７に設置するためのＣＲＤ設置部２６が取付けられる。また受波器設置治具１０全体は吊下げワイヤ１１により上部から吊り下ろされ、設置される。
【００２３】
図１５及び図１６は、本発明の第６の実施形態を説明するための図である。前述した実施形態のうち、１つの受波器設置治具１０に例えば３個の受波器５ａ、５ｂ、５ｃをそれぞれ取付ける実施形態では、受波器の設置方位角について何等言及していないが、用途によっては何等かの手法により、各受波器５ａ、５ｂ、５ｃの設置方位角を検出することが要望されることがある。この場合には、図１５及び図１６に示すように角度検出用送波器２０を、炉内の既知の位置例えばジェットポンプ２のうちの１つの下端開口部に設け，角度検出用受波器を設けず、各受波器５ａ、５ｂ、５ｃの設置方位角を検出できるように構成したものである。
【００２４】
このように構成することにより、受波器設置治具１０の設置個数を少なくでき、この結果炉内の受波器設置治具１０の設置作業に伴う作業時間を短縮することが可能となる。
【００２５】
次に本発明に係る原子炉内位置測定装置の第７の実施形態では、送波器４が発振する音波の周波数は、音波が伝播される際の障害物がない所では５０ｋＨｚ以上となるように構成したものである。この周波数範囲は、実験結果から得られた値である。
【００２６】
第７の実施形態によれば、原子炉圧力容器１の炉底部にある制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）２７の直径及びハウジング２７とハウジング２７の間隔は約１５０ｍｍであることから、構造物による音波の反射の影響が少ないため、音波の検出を正確に行うことができる。
【００２７】
本発明に係る原子炉内位置測定装置の第８の実施形態では、音波が伝播される際の障害物が存在する所における送波器４から発振する音波の周波数を以下に述べるように可変として構成したものである。すなわち、送波器４から発振する音波の周波数は、音波が伝播される際の障害物が存在する所では基準周波数５〜８０ｋＨｚに対して±２０％の範囲内で可変にすること、または複数の周波数を使用するように構成したものである。この周波数範囲は、実験結果から得られた値である。これは、前述した実施形態のいずれにも適用できることは言うまでもない。
【００２８】
第８の実施形態によれば、特に原子炉炉底部において、林立する制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）２７による音波の反射と、干渉の影響がある場合においても、前述のように周波数を変化させることにより、音波の干渉の状態を変化させることが可能となるため、音波の到達時間を正確に測定することが可能となる。
【００２９】
図１７は、本発明の第９の実施形態を説明するための図であり、受波器５の設置された方位角を目視可能なカメラ２３及び炉内構造物との相対距離を測定するためのレーザグリッド（レーザマーカ）２４を、それぞれ前述したジェットポンプ２の下端開口部に設置した受波器設置治具１０に横向きに設けた実施形態である。
【００３０】
このように構成された第９の実施形態において、受波器設置治具１０は複数の受波器５をジェットポンプ２に対して位置固定する作用をもつ。また、レーザグリッド２４は炉内構造物またはシュラウド３にレーザを照射する。カメラ２３はレーザグリッド２４により照射された位置を検出することで、複数の受波器５とジェットポンプ２の位置関係を正確に検出する。
【００３１】
第９の実施形態によれば、受波器設置治具１０により複数の受波器５をジェットポンプ２及び炉内構造物に対して正確な位置で固定可能であるので、音波の位置計測時の炉内構造物に対する位置決め精度を向上させることができる。また複数の受波器５を１つの受波器設置治具１０で固定可能であるので、原子炉に受波器５を設置する時間が短縮可能である。
【００３２】
前述の実施形態の検査装置７は、自走式のもの、又はハンドリング式のいずれかであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の原子炉内位置測定装置の第１の実施形態を説明するための一部を断面した斜視図。
【図２】図１の正面図。
【図３】本発明の第２の実施形態である図１及び図２の受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための斜視図。
【図４】図３の受波器設置治具１０を原子炉とシュラウドの間に設置した状態を示す正断面図。
【図５】図３の受波器設置治具１０を原子炉とシュラウドの間に設置した状態を示す平断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態である受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための斜視図。
【図７】図６の受波器設置治具１０を原子炉とシュラウドの間に設置した状態を示す一部を断面した斜視図。
【図８】図７の受波器設置治具１０を原子炉とシュラウドの間に設置した状態を示す平断面図。
【図９】本発明の第４の実施形態である受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための斜視図。
【図１０】図９の受波器設置治具１０をＣＲＤハウジングに設置した状態を示す正断面図。
【図１１】図９の受波器設置治具１０をＣＲＤハウジングに設置した状態を示す斜視図。
【図１２】本発明の第５の実施形態である受波器設置治具１０の具体的構成を説明するための斜視図。
【図１３】図１２の受波器設置治具１０をＣＲＤハウジングに設置した状態を示す正断面図。
【図１４】図１２の受波器設置治具１０をＣＲＤハウジングに設置した状態を示す斜視図。
【図１５】本発明の原子炉内位置測定装置の第６の実施形態を説明するための一部を断面した斜視図。
【図１６】図１５の正面図。
【図１７】本発明の原子炉内位置測定装置の第９の実施形態を説明するための一部を示した斜視図。
【符号の説明】
【００３４】
１…原子炉圧力容器、２…ジェットポンプ、３…シュラウド、３ａ…上部胴、３ｂ…中間部胴、３ｃ…下部胴、４…送波器、５、５ａ、５ｂ、５ｃ…受波器、７…検査装置、９…シュラウドサポート、１０…受波器設置治具、１１…吊りワイヤ、１２…連結具、１３…ヒンジ、１４…開閉アーム、１５…補助アーム、１６…支持具、２０…角度検出用送波器、２１…炉心支持板、２２…制御棒案内管、２３…カメラ、２４…レーザグリッド、２５…ガード、２６…ＣＲＤハウジング設置部、２７…制御棒駆動機構ハウジング（ＣＲＤハウジング）、２９…展開リンク。
【図１】
2005055398.tif 000003
【図２】
2005055398.tif 000004
【図３】
2005055398.tif 000005
【図４】
2005055398.tif 000006
【図５】
2005055398.tif 000007
【図６】
2005055398.tif 000008
【図７】
2005055398.tif 000009
【図８】
2005055398.tif 000010
【図９】
2005055398.tif 000011
【図１０】
2005055398.tif 000012
【図１１】
2005055398.tif 000013
【図１２】
2005055398.tif 000014
【図１３】
2005055398.tif 000015
【図１４】
2005055398.tif 000016
【図１５】
2005055398.tif 000017
【図１６】
2005055398.tif 000018
【図１７】
2005055398.tif 000019