(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ発振器と、水中内の施工対象部近傍に移動可能に取り付け、前記レーザ光を施工対象部に走査可能な施工ヘッドと、この施工ヘッドと前記レーザ発振器とを光学的に接続する光ファイバケーブルと、この光ファイバケーブルの前記施工ヘッドとの接続部に設けられ、遠隔操作で接離可能な接合機構とを備え、前記施工ヘッドから前記施工対象部表面にレーザ光を照射して表面改質、表面加工、除染を行うことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項２】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、接合機構は、施工ヘッドに取り付けられた電磁石と強磁性体のいずれか一方と、光ファイバケーブル先端に設けられ前記施工ヘッドと逆の強磁性体と電磁石のいずれか一方とから構成したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項３】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、接合機構は、光ファイバケーブルが取り付けられる着脱部と、施工ヘッド側に設置される接合部とが分離可能に構成され、この接合部に前記着脱部と接合するための着脱機構を設置したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項４】
請求項３記載の水中内保全補修装置において、着脱部は、保護容器に収納された膨張・収縮可能なフロートを有し、このフロートにエアホースを通してエアーを供給して膨らませ、フロートに浮力を発生させて前記着脱部を回収可能としたことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項５】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、接合機構は、施工ヘッドに取り付けられた光ファイバコネクタ・レセプタクルと、光ファイバケーブルに取り付けられた光ファイバコネクタと、この光ファイバコネクタと前記光ファイバコネクタ・レセプタクルを互いに吸着する吸着機構とを備えたことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項６】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、光ファイバケーブルの先端にガイドワイヤの一端を取り付ける一方、このガイドワイヤの他端を施工ヘッドに設置した接合機構を経て原子炉プール上方に設置したガイドワイヤ巻取機に接続し、このガイドワイヤ巻取機で前記ガイドワイヤを巻き取ることで光ファイバケーブルを施工ヘッドと接続および開放させることを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項７】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、光ファイバケーブルを挿通させて接合機構に送り込むための筒状の蛇腹と、この蛇腹を側面に取り付けたマニピュレータとを有する光ファイバガイド機構を炉内に設置したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項８】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、光ファイバケーブルを接合機構で接合して施工対象箇所を走査しながら施工を行う施工ヘッドが施工ヘッド取付装置に取り付けられ、この施工ヘッド取付装置は、炉内構造物に固定する固定機構と、前記施工ヘッドとともに前後左右にスライドさせるスライド機構とを備えたことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項９】
請求項８載の水中内保全補修装置において、施工ヘッド取付装置は、炉内構造物間に押し付けて固定させる固定用伸縮機構と、施工ヘッドをスライドさせて位置決めを行うスライド機構とを具備したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項１０】
請求項８記載の水中内保全補修装置において、施工ヘッド取付装置は、炉内構造物に吸着固定する吸着ファンと、施工ヘッドを移動させて位置決めを行う移動機構とを具備したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項１１】
請求項８記載の水中内保全補修装置において、施工ヘッド取付装置は、炉内構造物に吸着させる吸着機構と、施工ヘッドが取り付けられ姿勢・移動を変動させるマニピュレータと、このマニピュレータの内部の関節部間に設けた中継用光ファイバケーブルとを具備したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項１２】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、炉心周方向に移動可能な旋回台車にマニピュレータ型施工装置を取り付け、この施工装置の先端部に施工ヘッドを取り付け、この施工ヘッドを遠隔操作による姿勢制御で施工対象箇所に位置決め可能に構成したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項１３】
請求項１記載の水中内保全補修装置において、光ファイバケーブルの先端部に第２の光ファイバケーブルを配置し、これら光ファイバケーブルと第２の光ファイバケーブルとが回転プラグを介して相対回転可能に構成したことを特徴とする水中内保全補修装置。
【請求項１４】
施工ヘッドを単独で施工対象部近傍に固定した後、前記施工ヘッドに光ファイバケーブルを接合機構を用いて遠隔操作で接合し、前記施工ヘッドに、レーザ発振器から出射されたレーザ光を前記光ファイバケーブルを通して導き、前記施工ヘッドから前記施工対象部表面にレーザ光を走査しつつ照射して表面改質、表面加工、除染を行うことを特徴とする水中内保全補修方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、水中内での構造物の保全補修技術に関し、例えば原子力発電プラントなどにおける原子炉圧力容器および炉内構造物を予防保全および補修するための装置に係り、特に原子炉圧力容器内の冷却水の水中環境下で、炉内構造物であるシュラウド胴外壁と、バッフルプレートと、原子炉圧力容器内壁とで仕切られた空間を始め、その他の炉内構造物に囲まれた空間に存在する溶接構造物表面を対象として、溶接施工時に熱影響を受けて発生した残留引張り応力をレーザにより圧縮応力に変える溶接線近傍表層の応力改善、鋭敏化した金属組織の表面改質、および溶接補修を行う水中内保全補修装置および方法に関する。
背景技術
従来、軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の炉内構造物は、高温高圧環境下において十分な耐食性と高温強度を有する材料、例えばオーステナイトステンレス鋼またはニッケル基合金などによって構成されている。
しかしながら、炉内構造物のうち、その交換が困難な部材については、これらの部材がプラントの長期に及ぶ運転により厳しい環境に曝されるとともに、中性子照射の影響もあり、材料劣化の問題が懸念される。特に、炉内構造物の溶接部近傍は、溶接入熱による材料の鋭敏化および引張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの危険性を有している。
最近、原子力発電プラントの安定運転のため、予防保全対策として種々の材料の表面改良技術が開発されている。その中でレーザ光を材料表面に照射して表面の改質を行う技術が例えば特開平７−２４６４８３号公報および特開平８−２０６８６９号公報に開示されている。
上記従来例のうち、前者に記載のレーザーピーニング方法は、パルスレーザ装置から出射したレーザ光を反射ミラーを経て被加工物（施工面）の表面に照射し、その施工面での照射位置を変えながら、施工面での残留引張り応力を圧縮応力に変える方法である。
後者に記載の水中レーザ加工方法は、冷却水に浸された施工面に可視波長を持つ高出力、短パルスのレーザ光を照射して、施工面の残留応力改善、亀裂除去またはクラッドの除去を行う方法である。
これらの従来例は、レーザ光の伝送に光ファイバケーブルを使用し、この光ファイバケーブルを通して炉内対象物までレーザ光を送り、このレーザ光で炉内構造物の施工面を施工する方法である。
しかしながら、耐放射線性を考慮したレーザ光の伝送に用いる光ファイバケーブルは、細くて軽いという長所を持つ反面、許容曲げ半径が大きく（約５００ｍｍ）、局部的に外力が加わると破損しやすい（光ファイバケーブルに許容以上の曲げ、捻り、引張り力が加わった場合）という短所も併有している。このため、光ファイバケーブルの曲げ径が許容される広い空間を有する箇所に対しては問題なく施工部位に移動して施工することができるものの、複雑で狭隘な箇所では、接触などで施工部位に接近することができないという問題が生じる。
また、光ファイバケーブルを取り付けた施工ヘッドを施工位置へ移動させる場合には、移動中に光ファイバケーブルに捻りや引張りなどの外力の加わる状態が発生し得るため、取り扱いに細心の注意を払う必要がある。複雑で狭隘な箇所を有する原子炉圧力容器内において、光ファイバケーブルに外力が加わる状態をモニタして対処することは、作業負担が大きくなるという課題がある。
このように、光ファイバケーブルは曲げ径が大きく、破損しやいことから、原子力発電プラントにおいては、光ファイバケーブルに許容以上の曲げ、捻り、引張り力が加わらない構成および構造にするとともに、装置の製作に際しては誤って破損したときに、速やかに交換することができるように配慮した構造に装置を製作する必要がある。
原子炉予防保全、補修の対象となっている原子炉圧力容器内の構造物には、複雑で狭隘な箇所が存在する。例えば、図１６に示すように原子炉圧力容器１の内壁、シュラウド２の外壁およびバッフルプレート３で囲まれた空間（以下、アニュラス部と称する）は、ジェットポンプ４の存在により特に狭隘であり、そのジェットポンプ４はシュラウド２の周囲に８体あるいはそれ以上の個数が配置されている。そして、このジェットポンプ４など、アニュラス部内に存在する溶接構造物は、構造が複雑である。
このアニュラス部内に設置された溶接構造物表面を対象として、レーザによる水中内構造物の予防保全、補修装置を適用する場合には、光ファイバケーブルの取扱いの安全性、信頼性が非常に重要である。
特に、アニュラス部の溶接構造物で、ジェットポンプ４のライザー管５を原子炉圧力容器１に固定しているライザーブレースアーム６と原子炉圧力容器１との溶接部、ライザーブレース６とライザー管５との溶接部は、それぞれ非常に複雑で狭隘な箇所に位置するため、光ファイバケーブルの取扱いの安全性、信頼性の向上の他に、装置の小型化、柔軟性を高める必要がある。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、例えば、原子炉圧力容器内のアニュラス部に設置されたジェットポンプのライザーブレースアームなど、狭隘部に設置された炉内構造物の溶接部に、水中で精密にレーザを照射して表面改質、表面加工、除染を行う水中内保全補修装置および方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記の目的を達成するために、本発明では、レーザ光を発振するレーザ発振器と、水中内の施工対象部近傍に移動可能に取り付け、前記レーザ光を施工対象部に走査可能な施工ヘッドと、この施工ヘッドと前記レーザ発振器とを光学的に接続する光ファイバケーブルと、この光ファイバケーブルの前記施工ヘッドとの接続部に設けられ、遠隔操作で接離可能な接合機構とを備え、前記施工ヘッドから前記施工対象部表面にレーザ光を照射して表面改質、表面加工、除染を行う水中内保全補修装置を提供することを特徴とする。
さらに本発明では、施工ヘッドを単独で施工対象部近傍に固定した後、前記施工ヘッドに光ファイバケーブルを接合機構を用いて遠隔操作で接合し、前記施工ヘッドに、レーザ発振器から出射されたレーザ光を前記光ファイバケーブルを通して導き、前記施工ヘッドから前記施工対象部表面にレーザ光を走査しつつ照射して表面改質、表面加工、除染を行う水中内保全補修方法を提供することを特徴とする。
本発明によれば、施工ヘッドを複雑で狭隘な箇所に取り付ける際には、柔軟性に欠け、局部的に許容以上の外力が加えられると破損してしまう光ファイバケーブルを施工ヘッドから外した状態で、まず施工ヘッドを施工対象箇所に取り付け、その後施工ヘッドに光ファイバケーブルを取り付けようにしたことにより、施工ヘッドの取扱いと、施工ヘッドに取り付けたケーブル・ホース類の取扱いと、光ファイバケーブルの取扱いとを分離することによって、光ファイバケーブルを破損させることなく、複雑で狭隘な施工対象箇所の表面改質、表面加工、除染が可能となる。
更に、本発明の好適な実施例、変形例及びそれらの作用効果は以下に添付図面の実施例の記載と照らして詳しく説明される。
なお、本発明はあらゆる液中環境において実施することができるが、原子炉圧力容器内における保全補修作業に適用することが１つの好適例である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の各実施形態を図面の実施例に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明に係る水中内保全補修装置の第１実施形態の全体構成を示す斜視図、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃは図１の水中内保全補修装置の接合機構の接合順序を示す断面図である。
本実施形態では、原子炉圧力容器内が冷却水で満たされており、この原子炉圧力容器内に設置された炉内構造物にレーザ光を光ファイバケーブルで導き、その炉内構造物表面にレーザ光を照射することによって表面改質、表面加工、除染を行うものである。
図１に示すように、オペレーションフロア（図示せず）上には、レーザ発振器１０および制御盤１１が設置され、このレーザ発振器１０は、例えば銅蒸気レーザあるいはＹＡＧレーザ（第２高調波発生用）などの可視波長パルスレーザ装置であり、発振するレーザビームのパルス幅は１００ｎｓｅｃ以下のものである。
このレーザ発振器１０には、施工ヘッド１２へレーザ光を伝送する光ファイバケーブル１３が光学的に接続され、この光ファイバケーブル１３の先端部には接合機構１４の一方である着脱用の光ファイバコネクタプラグ１５が接続される一方、施工ヘッド１２には接合機構１４の他方である光ファイバコネクタ・レセプタクル１６が取り付けられている。
一方、制御盤１１には制御ケーブル１７が接続され、この制御ケーブル１７の先端が施工ヘッド１２と接続されることで、制御盤１１が制御ケーブル１７を介して施工ヘッド１２と電気的に接続されている。そして、制御盤１１から遠隔操作、すなわち水中外から操作することにより光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に対して光ファイバコネクタプラグ１５が着脱可能となり、これにより施工ヘッド１２と光ファイバケーブル１３とが分離可能となる。
施工ヘッド１２は、水中内の施工対象部近傍にヘッド固定機構１８にて固定され、図示しないスライド機構により移動可能に構成されるとともに、レーザ発振器１０から発振されたレーザ光を光ファイバケーブル１３を通して導き、施工対象部に走査可能に構成されている。
なお、図１に示す実施形態では、ライザー管５を原子炉圧力容器１に固定するライザーブレースアーム６に施工ヘッド１２がヘッド固定機構１８により固定されており、このライザーブレースアーム６への施工ヘッド１２の取付位置が炉内構造物の施工対象部近傍となる。
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃは図１の接合機構１４の接合状態を示す断面図である。図２Ａに示すように、施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６は、遠隔操作で励磁を入り切りできる電磁石１９ａ，１９ｂを備えている一方、光ファイバコネクタプラグ１５は、コネクタケース部が強磁性体にて構成されている。
したがって、施工ヘッド１２へ光ファイバケーブル１３を接合するには、強磁性体により構成した光ファイバコネクタプラグ１５が先端に取り付けられた光ファイバケーブル１３を原子炉プール上方から吊り下ろし、施工ヘッド３の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６内に挿入し、図２Ｂに示すように電磁石１９ａ、１９ｂを遠隔操作にて励磁して、図２Ｃに示すように光ファイバコネクタプラグ１５を固着させる。
また、施工ヘッド１２内には、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６内に光ファイバコネクタプラグ１５が固定された際、光ファイバコネクタプラグ１５から出射されたレーザ光を９０度反射させるための反射ミラー２０が設置されている。
よって、本実施形態では、施工ヘッド１２が接合機構１４を有することで、水中外からの遠隔操作で光ファイバケーブル１３と施工ヘッド１２との接合および分離が容易に可能となる。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態において、水中内の複雑で狭隘な箇所の施工処理を実施するには、ヘッド固定機構１８およびヘッドスライド機構（図示せず）を組み込んだ施工ヘッド１２を原子炉プール上方から吊り下ろして施工箇所に接近させ、ヘッド固定機構１８を用いて炉内構造物に取り付け、同じく施工ヘッド１２に設けた上記ヘッドスライド機構を用いて施工可能位置へ移動させる。これらの作業を施工ヘッド１２に光ファイバケーブル１３を取り付けた状態で行うと、光ファイバケーブル１３に曲げや捻りの力が加わり、光ファイバケーブル１３を破損する可能性が高くなる。
そこで本実施形態では、施工ヘッド１２と光ファイバケーブル１３が遠隔操作で接離可能な接合機構１４を有していることから、施工対象位置への取付作業時には、光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２から外しておき、施工ヘッド１２の施工対象位置への取付作業終了後に、施工ヘッド１２に光ファイバケーブル１３を接合し、施工を行うことが可能となる。施工終了後、別の箇所を施工する場合にも、再度光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２から外し、上記と同様に施工ヘッド１２のヘッド固定機構１８およびヘッドスライド機構を用いて炉内構造物への取り付けおよび施工処理が可能となる。
すなわち、本実施形態の水中内保全補修方法は、施工ヘッド１２を単独で施工対象部の近傍に設置固定した後、光ファイバケーブル１３を原子炉プール上方から吊り下ろし、接合機構１４を用いて施工ヘッド１２に接合する。その後、レーザ発振器１０からのレーザ光を光ファイバケーブル１３を通して施工ヘッド１２に導き、施工ヘッド１２のヘッドスライド機構により走査しつつ炉内構造物表面にレーザ光を照射して表面改質、表面加工、除染を行う。
このように本実施形態の水中内保全補修装置および方法によれば、施工ヘッド１２と光ファイバケーブル１３とが水中外からの遠隔操作で接離可能な接合機構１４を有し、光ファイバケーブル１３を外した状態で施工ヘッド１２を炉内構造物に取り付け、その後に光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２に取り付けて施工を行う手順を採ることで、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、複雑で狭隘な箇所の施工が実現可能となる。
なお、本実施形態では、施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に電磁石１９ａ，１９ｂを設け、光ファイバコネクタプラグ１５のコネクタケース部を強磁性体により構成したが、これとは逆に光ファイバコネクタ・レセプタクル１６を強磁性体により構成し、光ファイバコネクタプラグ１５に電磁石を設けるようにしてもよい。
［第２実施形態］
図３は本発明に係る水中内保全補修装置の第２実施形態における接合機構を示す部分断面斜視図である。なお、前記第１実施形態と同一または対応する部分には、同一の符号を付して説明し、前記第１実施形態と異なる構成および作用を説明する。以下の各実施形態も同様である。
本実施形態は、施工ヘッド１２にレーザ光を送る光ファイバケーブル１３の施工ヘッド１２の接合にワイヤー方式、光ファイバコネクタプラグ１５の接合にクランプ方式、光ファイバコネクタプラグ１５の回収に浮力方式を用いたものである。
図３に示すように、接合機構１４は、着脱部２１と接合部２２とが分離可能に構成され、この接合部２２は施工ヘッド１２側に設置される。
着脱部２１には、平板状に形成されたガイドプレート２３と、このガイドプレート２３の中央に固着され中空の保護容器２４と、ガイドプレート２３の下面中央に固着された芯出し用の雄テーパ部２５と、光ファイバコネクタプラグ１５をガイドプレート２３に固定するための支持部２６と、ガイドプレート２３に穿設され後述するワイヤロープを挿通する案内孔２７と、支持部２６に形成された切欠部２８とが設けられている。
ここで、光ファイバコネクタプラグ６は下方に引き抜き、光ファイバケーブル１３を切欠部２８から外すことで、光ファイバコネクタプラグ１５をガイドプレート２３から容易に取り外すことが可能である。
また、保護容器２４内には、エアーの供給および排出により膨張および収縮可能なフロート２９が収納され、このフロート２９上部は保護容器２４の上板を貫通してエアホース３０に接続される。そして、保護容器２４の上板には、排水孔３１が複数穿設されている。さらに、雄テーパ部２５の先端には、ワイヤロープ３２が接続されている。
一方、接合部２２は、施工ヘッド１２側に設置されるとともに、収納ブロック３３を有し、この収納ブロック３３内には、光ファイバコネクタプラグ１５が接合される光ファイバコネクタ・レセプタクル１６と、着脱部２１の雄テーパ部２５が嵌合する雌テーパ部３４と、この雌テーパ部３４の下方に取り付けられ軸３５を中心として回転可能な滑車３６とが組み込まれているとともに、雌テーパ部３４の底部に貫通孔３７が穿設され、また雌テーパ部３４の近傍に貫通孔３８が穿設されている。そして、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６の下部には、ミラーケース３９が設けられている。
着脱部２１から送られるワイヤロープ３２は、雌テーパ部３４の底部に穿設された貫通孔３７を通り、滑車３６により引き出し方向が上部に変わり、貫通孔３８を挿通して着脱部２１の案内孔２７を挿通して上部、例えば図示しないオペレーションフロアに至る。
接合部２２の収納ブロック３３の両側には、光ファイバコネクタプラグ１５の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６への接合時に着脱部２１を掴む着脱機構としてのクランプ機構４０が組み込まれている。このクランプ機構４０は保持金具４１を有し、この保持金具４１には軸受を介して爪４２が取り付けられ、この爪４２はスプリング４３により常時は開くように付勢されている。
また、保持金具４１の下部は、エアシリンダ４４の駆動ロッドに接合され、このエアシリンダ４４の駆動ロッドを縮めることにより、収納ブロック３３の側壁を形成するガイド溝４５内に保持金具４１が収納されて爪４２が閉じるように構成されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
施工ヘッド（施工装置）１２を炉内に設置するときは、光ファイバケーブル１３の損傷を防ぐために、ガイドプレート２３から光ファイバケーブル１３を取り外し、着脱部２１と接合部２２を接合した状態（あるいは着脱部２１を図示しないオペレーションフロア上に残した状態）でワイヤロープ３２を送り、施工ヘッド１２を炉内に設置する。
次いで、着脱部２１と接合部２２を接合するには、エアシリンダ４４を駆動して、爪４２を含む保持金具４１をガイド溝４５内に引き込み、爪４２で着脱部２１のガイドプレート２３を掴むとともに、引き寄せるように力を加えることとなり、図３の右側はこの接合状態を示す。
施工ヘッド１２の設置後、着脱部２１を接合部２２から切り離した状態で、エアホース３０から保護容器２４のフロート２９内にエアーを供給して膨らませ、このエアーにて発生した浮力により着脱部２１を水面まで浮上させる。
そして、オペレーションフロア上に着脱部２１を引き上げ、ガイドプレート２３に光ファイバコネクタプラグ１５を取り付けてフロート２９内のエアーを開放し、再び着脱部２１を炉内の水中に沈める。
さらに、ワイヤロープ３２を巻き上げることにより、光ファイバケーブル１３は接合部２２まで送られ、大きな曲げを加えることなく安全に施工ヘッド１２の接合位置に移送することができる。また、着脱部２１を接合部２２から切り離す際は、前記と逆の手順で行う。
このように本実施形態によれば、光ファイバケーブル１３により施工ヘッド１２にレーザ光を送り、ライザーブレースアーム６の全ての溶接部への応力改善工事が可能となる。
また、本実施形態によれば、フロート２９を保護容器２４内に収納したことにより、内部のフロート２９が保護されるとともに、膨らみすぎによる周辺機器への干渉防止機能を果たす。なお、保護容器２４内の水は、排水孔３１から外部に排出される。
［第３実施形態］
図４Ａ、４Ｂは本発明に係る水中内保全補修装置の第３実施形態における接合機構を示す断面図であり、図４Ａは接合前、図４Ｂは接合状態を示している。
図４Ａに示すように、本実施形態の接合機構５０は、その一方をなす光ファイバコネクタプラグ１５と、その他方をなす光ファイバコネクタ・レセプタクル１６とが分離可能に構成され、この光ファイバコネクタ・レセプタクル１６は施工ヘッド１２側に設置される。
光ファイバコネクタプラグ１５には、光ファイバケーブル１３の取付先端の外周に軸受５１が配置され、この軸受５１を介して光ファイバケーブル１３が相対的に回動可能に軸支される。また、光ファイバコネクタプラグ１５には、リング状に形成された吸着機構を構成する吸引室５２が軸受５１の外周側に設けられ、この吸引室５２は光ファイバコネクタプラグ１５の外側に接続された吸着機構を構成する吸引ホース５３と接続されている。吸引室５２が形成された光ファイバコネクタプラグ１５の下面は、外周および内周にそれぞれシールリング５４が設置され、また光ファイバコネクタプラグ１５の中央部は雄テーパ部５５が形成され、その下部中央がレーザ光の出口になっている。
一方、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６の上面は、その外周側にシールリング５４と当接するシール面５６が、その内周側中央部に雌テーパ部５７が形成され、この雌テーパ部５７の下部はレーザ光を受光する導光空間５８が形成されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
光ファイバコネクタプラグ１５を吊り下げて光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に近寄せると、光ファイバコネクタプラグ１５の雄テーパ部５５が、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６の上面に形成された雌テーパ部５７に嵌り込んで、接合中心位置が自ずから決定される。
そして、図４Ｂに示すように光ファイバコネクタプラグ１５が光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に完全に嵌合すると、光ファイバコネクタプラグ１５のシールリング５４と、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６上部のシール面５６とが密着状態になる。
この時、光ファイバケーブル１３と受光する導光空間５８中心とが一致した光路状態となるとともに、吸引室５２内が負圧になるまで吸引ホース５３でエアを吸引することにより、原子炉プールの水深圧と上記負圧による差圧により、光ファイバコネクタプラグ１５と光ファイバコネクタ・レセプタクル１６とに接合力が発生し、両者が接合可能となる。
［第４実施形態］
図５は本発明に係る水中内保全補修装置の第４実施形態を示す構成図である。
図５に示す実施形態は、光ファイバケーブル１３を原子炉プール上方から吊り下ろし、光ファイバケーブル１３を破損することなく、施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に容易に挿入するために光ファイバケーブル挿入ガイド機構５９を設けたものである。
この光ファイバケーブル挿入ガイド機構５９は、光ファイバケーブル１３の先端部に取り付けた光ファイバコネクタプラグ１５に光ファイバコネクタ掴み具６０を取り付け、この光ファイバコネクタ掴み具６０にガイドワイヤ６１の一端が接続され、このガイドワイヤ６１の他端が施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６中を通過し、原子炉プール上方に据え付けられた移動台車６２上に設置されたガイドワイヤ巻取機６３に取り付けられる。
また、図５において、移動台車６２には、原子炉プールの周囲に敷設されたレール６４上を走行するための車輪６５が取り付けられており、移動台車６２を走行することによりガイドワイヤ巻取機６３を施工ヘッド１２の直上に配置させることができる。一方、施工ヘッド１２内には、ガイドワイヤ６１を巻き掛けるプーリ６６が設置されるとともに、光ファイバコネクタプラグ１５からのレーザ光を平行光レンズ６７を介して９０度反射させるための反射ミラー６８が設置されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
光ファイバコネクタプラグ１５を施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に接合するには、ガイドワイヤ巻取機６３によりガイドワイヤ６１を巻き取ることで、ガイドワイヤ６１に導かれた光ファイバコネクタプラグ１５が光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に接合されることとなる。これにより、光ファイバケーブル１３と施工ヘッド１２との分離および接合を容易に行うことができる。
このように本実施形態によれば、上記のように構成した光ファイバケーブル挿入ガイド機構５９を用いることで、光ファイバケーブル１３を破損することなく、光ファイバコネクタプラグ１５を光ファイバコネクタ・レセプタクル１６にスムーズに接合することが可能となる。
［第５実施形態］
図６は本発明に係る水中内保全補修装置の第５実施形態を示す拡大構成図である。
図６に示す実施形態は、光ファイバケーブル１３を原子炉プール上方から吊り下ろし、施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６まで送り出す処理において、吊り下ろす途中に形状の複雑な箇所が存在する場合、光ファイバガイド機構７１を用いることで、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、通過できるようにしたものである。
光ファイバガイド機構７１は、伸縮機構を含む３自由度のガイド用マニピュレータ７２と、このガイド用マニピュレータ７２の側面に取り付けられ、筒状に形成されるとともに、光ファイバケーブル１３を挿通させるガイド用蛇腹７３と、吸着式のマニピュレータ取付器７４とから構成されてい払。
次に、本実施形態の作用を説明する。
光ファイバガイド機構７１は、形状が複雑で狭隘な箇所に吸着式のマニピュレータ取付器７４で固定され、ガイド用マニピュレータ７２によりガイド用蛇腹７３を光ファイバケーブル１３の許容曲げ範囲内で複雑で狭隘な箇所を通過可能な姿勢にする。ガイド用マニピュレータ７２がガイド用蛇腹７３を通過可能な姿勢にしたら、このガイド用蛇腹７３の中へ光ファイバケーブル１３を挿入させて通過させる。
このように本実施形態によれば、この光ファイバガイド機構７１を形状が複雑で狭隘な箇所に取り付け、光ファイバガイド機構７１のガイド用蛇腹７３に光ファイバケーブル１３を挿通させることで、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、光ファイバケーブル１３を複雑で狭隘な箇所を容易に通過させることが可能となる。
［第６実施形態］
図７は本発明に係る水中内保全補修装置の第６実施形態の施工ヘッド部を示す斜視図、図８Ａは図７の施工ヘッドの内部構造を示す斜視図、図８Ｂは図７の光ファイバガイドチューブを示す断面図である。
図７に示すように、本実施形態の施工ヘッド部７５は、施工ヘッド１２と施工ヘッド取付装置７６とは互いに独立に構成され、組合せて用いる構成となっている。施工ヘッド１２は、光ファイバケーブル１３および光ファイバコネクタ・レセプタクル１６によってレーザ光を受光し、集光レンズ移動機構を走査して施工を行うものである。一方、施工ヘッド取付装置７６は、炉内構造物に取り付けられ、施工ヘッド１２を施工対象箇所に位置決めするものである。
施工ヘッド１２は、図８Ａ、８Ｂに示すように光ファイバケーブル１３および光ファイバコネクタ・レセプタクル１６で伝送されたレーザ光を平行光にする平行光レンズ７７と、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６と平行光レンズ７７との間を伝送する第２の光ファイバケーブル７８と、この第２の光ファイバケーブル７８をガイドする蛇腹状に形成された光ファイバガイドチューブ７９と、集光レンズ８０と、平行光レンズ７７から集光レンズ８０までレーザ光を導く反射ミラー８１ａ，８１ｂと、集光レンズ８０を走査させるための集光レンズ移動機構８２とから構成されている。
この集光レンズ移動機構８２は、ボールねじ８３，ガイドレール８４および図示しない駆動モータにより集光レンズ８０をＸ方向に沿って移動させるスライド機構としてのＸ方向移動機構８５と、ボールねじ８６および駆動モータ８７により集光レンズ８０をＹ方向に沿って移動させるスライド機構としてのＹ方向移動機構８８と、集光レンズ８０をＺ方向に揺動させる駆動モータ８９とから構成されている。
一方、施工ヘッド取付装置７６は、板状の炉内構造物を掴んで施工ヘッド１２を固定するための一対の掴み機構９０と、施工ヘッド１２をＡ方向（水平方向）にスライドさせる水平移動機構９１と、施工ヘッド１２をＢ方向（前後方向）にスライドさせる前後移動機構９２とから構成されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
施工ヘッド１２３を組み込んだ施工ヘッド取付装置７６は、光ファイバケーブル１３を外した状態で、原子炉プール上方より吊り下ろし、施工対象箇所に接近させ、掴み機構９０で板上の炉内構造物に固定させ、水平移動機構９１および前後移動機構９２で施工ヘッド１２をスライドさせて施工位置への位置決めを行う。次いで、その位置決めが完了した後、光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２に取り付けて、施工を行う。
このような手順を採用することで、施工ヘッド１２を施工対象箇所に接近させて固定し、位置決めし、施工処理を行っても、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、また施工ヘッド１２および施工ヘッド取付装置７６が簡素で小型になるため、複雑で狭隘な施工対象箇所への対応が可能となる。
本実施形態は、施工ヘッド１２に取り付けられた光ファイバコネクタ・レセプタクル１６から施工対象近傍の平行光レンズ７７まで第２の光ファイバケーブル７８を設け、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６の部分で光ファイバケーブル１３端面と機械的に密着するように第２の光ファイバケーブル７８を配置したことにより、光ファイバケーブル１３の曲げの軽減、および施工ヘッド１２の構成の簡素化を図ることができる。
すなわち、第２の光ファイバケーブル７８は、光ファイバケーブルの許容曲げ径まで曲がる蛇腹を光ファイバガイドチューブ７９として用いることで、施工ヘッド１２がスライドしても、光ファイバケーブル１３が直接外力を受けることがなく、曲げの軽減が図られる。また、施工対象近傍まで第２の光ファイバケーブル７８を設置したことにより、施工ヘッド１２の構成の簡素化を図ることができる。
さらに、本実施形態は、施工ヘッド部７５を施工ヘッド１２と施工ヘッド取付装置７６に分離独立した構成としたもので、複雑で狭隘な施工箇所を、１つの施工ヘッド１２と、施工箇所の形状や施工位置・向きに適応した施工ヘッド取付装置７６とを組合せて用いるものである。
このように本実施形態によれば、施工対象箇所の形状や施工位置・向きに適応した施工ヘッド取付装置７６と施工ヘッド１２とを組み合せて用いることで、複雑で狭隘な施工対象箇所での施工処理が簡易な構成で可能となる。
［第７実施形態］
図９は本発明に係る水中内保全補修装置の第７実施形態の施工ヘッド取付装置を示す斜視図である。
本実施形態の施工ヘッド取付装置９５は、原子炉圧力容器内壁とシュラウド壁との間のように炉内構造物間に両側から押し付けて施工ヘッド１２を固定させるものである。
図９に示すように、施工ヘッド取付装置９５は、施工ヘッド１２が取り付けられるヘッド取付部材９６と、このヘッド取付部材９６の伸縮させて炉内構造物間に両側から壁押付板９７ａ，９７ｂを押し付けて施工ヘッド１２を固定させる固定用伸縮機構９８と、施工ヘッド１２の水平方向へのスライドを案内する軌道９９と、施工ヘッド１２を軌道９９に沿ってスライドさせるスライド機構としての施工ヘッド軌道取付駆動機構１００とから構成されている。
また、壁押付板９７ａ，９７ｂには、それぞれ２個づつアイボルト１０１が取り付けられ、これらのアイボルト１０１に吊りワイヤ１０２を通すことにより施工ヘッド取付装置９５が吊り下げられる。他方、施工ヘッド１２には、前記第７実施形態と同様に蛇腹状に形成された光ファイバガイドチューブ７９が取り付けられている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
施工ヘッド１２を組み込んだ施工ヘッド取付装置９５は、光ファイバケーブル１３を外した状態で、原子炉プール上方より吊り下ろされ、施工対象箇所に接近させ、固定用伸縮機構９８で炉内構造物に固定させ、軌道取付駆動機構１００で軌道９９に対して施工ヘッド１２をスライドさせて施工位置へ位置決めを行う。その位置決めが完了後、光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２に取り付けて、施工を行う。
このような手順を採用することで、施工ヘッド１２を施工対象箇所に接近させて固定し、位置決めし、施工処理を行っても、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、また施工ヘッド１２および施工ヘッド取付装置９５が簡素で小型となるため、複雑で狭隘な施工対象箇所への対応が可能となる。
このように本実施形態によれば、前記第７実施形態の効果に加え、固定用伸縮機構９８により炉内構造物間に両側から押し付けて施工ヘッド１２を固定させることにより、施工ヘッド取付装置９５を確実かつ容易に位置決めすることができる。
［第８実施形態］
図１０は本発明に係る水中内保全補修装置の第８実施形態の施工ヘッド取付装置を示す斜視図である。
図１０に示すように、本実施形態の施工ヘッド取付装置１０５は、原子炉圧力容器内壁やシュラウド壁に吸着させて施工ヘッド１２を固定させる吸着用ファン１０６ａ，１０６ｂと、施工ヘッド１２を水平方向にスライドさせる２組のガイドローラ１０７ａ，１０７ｂと、これらのガイドローラ１０７ａ，１０７ｂをそれぞれ回転駆動させる移動機構としてのガイドローラ駆動機構１０８とから構成されている。
このガイドローラ駆動機構１０８は、駆動モータと、ベルトやギヤなどの作動連結手段とを備え、上記駆動モータを駆動することで、この駆動力を上記作動連結手段を介してガイドローラ１０７ａ，１０７ｂに伝達し、このガイドローラ１０７ａ，１０７ｂを回転駆動させる。
なお、施工ヘッド１２内には、図８に示す実施形態と同様に集光レンズを揺動させる揺動手段と、集光レンズをＸ，Ｙ方向に移動させるための移動機構とが内蔵されている他、反射ミラーなどの導光手段も内蔵されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
施工ヘッド１２を組み込んだ施工ヘッド取付装置１０５は、光ファイバケーブル１３を外した状態で、原子炉プール上方から吊り下ろし、施工対象箇所に接近させ、吸着用ファン１０６ａ，１０６ｂを駆動することで炉内構造物に固定させ、ガイドローラ駆動機構１０８およびガイドローラ１０７ａ，１０７ｂで施工ヘッド１２をスライドさせて施工対象位置への位置決めを行う。その位置決めの完了後、光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２に取り付けて、施工を行う。
このような手順を採用することで、本実施形態によれば、施工ヘッド１２を施工対象箇所に接近させて固定し、位置決めし、施工処理を行っても、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、また施工ヘッド１２および施工ヘッド取付装置１０５が簡素で小型となるため、複雑で狭隘な施工対象箇所への対応が可能となる。
［第９実施形態］
図１１は本発明に係る水中内保全補修装置の第９実施形態の施工ヘッド取付装置を示す部分断面正面図である。
図１１に示すように、本実施形態の施工ヘッド取付装置１１０は、光ファイバコネクタ・レセプタクル１６を旋回方向およびふ仰方向に移動して位置決め可能な関節部１１２，１１３および光ファイバコネクタ・レセプタクル１６を上下に駆動する上下駆動機構１１４を備えた施工ヘッド取付用マニピュレータ１１１と、原子炉圧力容器の内壁やシュラウド壁に施工ヘッド取付用マニピュレータ１１１を固定させる吸着機構としての壁吸着式のマニピュレータ取付器１１５と、施工ヘッド取付用マニピュレータ１１１の関節間に配された中継用光ファイバケーブル１１６と、施工ヘッド１２に関節部１１２，１１３を連結する施工ヘッド結合治具１１７とから構成されている。
次に、本実施形態の作用を説明する。
施工ヘッド１２を組み込んだ施工ヘッド取付装置１１０は、光ファイバケーブル１３を外した状態で、原子炉プール上方から吊り下ろし、施工対象箇所に接近させ、マニピュレータ取付器１１５で炉内構造物に固定させ、施工ヘッド取付用マニピュレータ１１１で施工ヘッド１２を移動させて施工対象位置への位置決めを行う。その位置決めの完了後、光ファイバケーブル１３を施工ヘッド１２に取り付けて、施工を行う。
このような手順を採用することで、本実施形態によれば、施工ヘッド１２を施工対象箇所に接近させて固定し、位置決めし、施工処理を行っても、光ファイバケーブル１３を破損させることなく、また施工ヘッド１２および施工ヘッド取付装置１１０が簡素で小型となるため、複雑で狭隘な施工対象箇所への対応が可能となる。
［第１０実施形態］
図１２は本発明に係る水中内保全補修装置の第１０実施形態においてマニピュレータ方式によるライザーブレースアーム溶接部の施工方法を示す斜視図である。
図１２に示すように、原子炉格子板上部を矢印Ｃ方向に移動可能な旋回台車の施工装置取付部１２０には、マニピュレータ型施工装置である施工装置１２１が設置され、この施工装置１２１はその下端に施工ヘッド１２が取り付けられ、この施工ヘッド１２はライザーブーレスアーム６と同じ高さに位置している。
この施工装置１２１は、施工装置取付部１２０に設置された台板１２２と、この台板１２２下面中央に取り付けられ垂直下方に伸びる昇降軸１２３と、この昇降軸１２３の下端に設置された旋回アーム１２４と、この旋回アーム１２４の先端に設置された旋回マスト１２５と、この旋回マスト１２５の下端に取り付けられた施工ヘッド１２とから大略構成されている。そして、これらの機器は、機械的に連結され一定量の可動範囲を有している。
台板１２２には、駆動モータ１２６と、この駆動モータ１２６に作動連結されたプーリおよびベルトにより構成される動力伝達機構１２７と、この動力伝達機構１２７に作動連結されたボールねじ１２８とから構成される昇降機構１２９が取り付けられ、この昇降機構１２９は、昇降軸１２３下部の旋回アーム１２４以下の機構を矢印Ｄに示す上下方向に動作させる。
また、旋回アーム１２４における昇降軸１２３の近傍には、駆動モータ１３０が設置され、この駆動モータ１３０のプーリと昇降軸１２３の外周に刻設された溝との間に駆動ベルト１３１を巻き掛けることにより、駆動モータ１３０を駆動させることで、旋回アーム１２４を矢印Ｅ方向に旋回可能となる。
さらに、旋回アーム１２４先端近傍に設置される駆動モータ１３２の回転軸と、回転軸受を組み込んだ第１関節１３３に固定されるプーリとの間には、駆動ベルト１３４が巻き掛けられ、駆動モータ１３２を駆動させることにより、施工マスト１２５以降の機構を矢印Ｆ方向に旋回させることができる。そして、第１関節１３３と旋回マスト１２５は、回転軸受を組み込んだ第２関節１３５によって連結されており、これにより施工装置１２１の据付誤差などによる施工ヘッド１２の傾きを吸収することができるように構成されている。
図１３Ａ、１３Ｂはライザーブレースアームの施工部位を示す平面図，側面図、図１３Ｃはライザーブレースアームの施工部位に対する施工ヘッドの向きを示す平面図である。
図１３Ａ、１３Ｂに示すように、ライザー管５との溶接接合部は符号１４１，１４２で示すように上下２個所設けられる。また、ライザーブレースアーム６との溶接接合部は、シュラウド２側で上部アーム１４４の表裏、下部アーム１４５の表裏、原子炉圧力容器１側で上部アーム１４７の表裏および下部アーム１４８の表裏に存在し、このような溶接接合部は反対側のライザーブレースアーム６にも同数存在する。
したがって、溶接施工部に対し施工ヘッド１２の向きを変える必要があり、図１３Ａにその向きを示す。ライザー管５との溶接接合部は位置ａ、シュラウド２側のアーム接合部は位置ｂ、原子炉圧力容器１側のアーム接合部は位置ｃに施工ヘッド１２の向きを変える必要がある。
また、施工ヘッドの高さも図１３Ｂに示すように、ライザー管５との上部溶接接合部では位置ｄ、下部溶接接合部では位置ｅになり、レーザの打出し角度も上向きと下向きに変える必要がある。
ライザーブーレスアーム６の溶接接合部は、上部アームの上面および下面でそれぞれ位置ｆ，位置ｈ，位置ｇに高さを移動し、レーザの打出し角度も上向きと下向きに変える必要がある。よって、これらの各位置に応じて施工ヘッド１２の向きを変える必要がある。
さらに、反対側の施工を行うためには、シュラウド２とライザー管５との隙間に施工ヘッド１２を通過させた後、施工ヘッド１２の向きを１８０度近く反転させる必要がある。
ここで、図１３Ａの施工ヘッド１２の位置ａ，ｂ，ｃのそれぞれの位置合せは、駆動モータ１３０による旋回動作と、駆動モータ１３２による回転動作により行う。
また、図１３Ｂの施工ヘッ１２ドの位置ｄ，ｅ，ｆ，ｈ，ｇのそれぞれの位置合せは、駆動モータ１２６による昇降動作により、施工ヘッド１２を上下させて位置合せを行う。
また、施工ヘッド１２を反対側の施工位置への移動させるには、図１３Ｃに示すように、駆動モータ１３２を駆動して施工ヘッド１２をシュラウド２に対して平行にした後、駆動モータ１３０を駆動して旋回アーム１２４を旋回させて旋回マスト１２５とともに、施工ヘッド１２をシュラウド２側に寄せる。
さらに、図示しない旋回装置を回転させてライザ管５を通過させた後、再び施工装置１２１の各軸を駆動させて施工ヘッド１２の位置合せを行う。
このように本実施形態によれば、施工ヘッド１２を遠隔操作によるマニピュレータ姿勢制御により、施工対象箇所に位置決めすることができる。
［第１１実施形態］
図１４は本発明に係る水中内保全補修装置の第１１実施形態における施工ヘッドを示す斜視図である。本実施形態では、一例として前記第１０実施形態で用いられる施工ヘッドを示している。
図１４に示すように、施工ヘッド１２の上部には、レーザ光を受け入れる接合部２２が設置され一方、施工ヘッド１２の中央には回転ベース１５０が設置され、この回転ベース１５０には軸受１５１を介してノズル取付ベース１５２が取り付けられている。このノズル取付ベース１５２の片側には、反射ミラー１５３と、伸縮ノズル１５４と、この伸縮ノズル１５４の外周側に刻設されたねじと噛み合うナット１５５が設置され、このナット１５５の外周は軸受１５６を介してノズル取付ベース１５２に取り付けられる。
また、ナット１５５の一側にはプーリ１５７が接合され、このプーリ１５７とノズル取付ベース１５２に内蔵された図示しない駆動モータの回転軸に取り付けたプーリ１５８との間にベルト１５９が巻き掛けられ、プーリ１５８からベルト１５９を介してプーリ１５７に動力が伝達される。
さらに、伸縮ノズル１５４のミラー側端部には、ガイドキー１６０が取り付けられ、このガイドキー１６０は、ノズル取付ベース１５２に形成されたガイド溝１６１と嵌合して伸縮ノズル１５４が回転しないようにガイドをしている。また、伸縮ノズル１５４には集光レンズ１６２が組み込まれている。
したがって、ノズル取付ベース１５２に内蔵された駆動モータを駆動することにより、プーリ１５８からベルト１５９を介してプーリ１５７に動力が伝達され、このプーリ１５７が回転することでナット１５５が回転して伸縮ノズル１５４の伸縮が可能になる。
一方、回転ベース１５０には、その中央内部に図示しない駆動モータが内蔵され、その上部に設けられたノズル取付ベース１５２の回転軸に固定されたプーリ１６３と、上記駆動モータのプーリ１６４との間にベルト１６５が巻き掛けられ、プーリ１６４からベルト１６５を介してプーリ１６３に動力が伝達される。
したがって、回転ベース１５０に内蔵された駆動モータを駆動することにより、プーリ１６４からベルト１６５を介してプーリ１６３に動力が伝達され、ノズル取付ベース１５２を矢印Ｇで示す範囲で揺動させて伸縮ノズル１５４の角度を変えることができる。
一方、回転ベース１５０の下部には、ボールナット１６６が組み込まれ、このボールナット１６６がボールねじ１６７と螺合されて横行ベース１６８に固定されている。この横行ベース１６８の内部には駆動モータが内蔵され、その上部のボールネジ１６７の端部に固定されたプーリ１６９と、上記駆動モータの回転軸に固定されたプーリ１７０との間にベルト１７１が巻き掛けられ、プーリ１７０からベルト１７１を介してプーリ１６９に動力が伝達される。
したがって、横行ベース１６８に内蔵された駆動モータを駆動することにより、プーリ１７０からベルト１７１を介してプーリ１６９に動力が伝達され、回転ベース１５０を矢印Ｈに示す横行動作が可能になる。
また、横行ベース１５０の側面部には、ボールナット１７２が固定され、このボールナット１７２がボールねじ１７３と螺合され、このボールねじ１７３が昇降ベース１７４に固定されている。この昇降ベース１７４は昇降台１７５と一体に設けられ、この昇降台１７５に駆動モータが内蔵されている。
したがって、ボールねじ１７３の上端部に固定されたプーリ１７６と、昇降台１７５に内蔵された駆動モータの回転軸に固定されたプーリ１７７との間にベルト１７８が巻き掛けられ、プーリ１７７からベルト１７８を介してプーリ１７６に動力が伝達される。
したがって、昇降台１７５に内蔵された駆動モータを駆動することにより、プーリ１７７からベルト１７８を介してプーリ１７６に動力が伝達され、昇降ベース１７４を矢印Ｉ示す昇降動作が可能になる。
ところで、昇降ベース１７４の上部は、旋回マスト１２５に結合され、またレーザ光を受け入れる接合部２２も設置される。
そして、接合部２２から受け入れたレーザ光は、光ファイバケーブル１７９を通過して昇降ベース１７４の上部に設置されたミラーケース１８０の反射ミラー１８１に導かれ、この反射ミラー１８１で光路が直角に方向が変わり、反射ミラー１５３で再び直角に方向が変わり、集光レンズ１６２を通って施工面に到達する。
次に、本実施形態の施工ヘッドの動作を説明する。
図１３Ｂの施工ヘッドのそれぞれの位置ｄ，ｅ，ｆ，ｈ，ｇにおけるノズル角度は、回転ベース１５０に内蔵された駆動モータで調整を行う。この時、施工対象箇所と伸縮ノズル１５４との相対距離が変わるため、ノズル取付ベース１５２に内蔵された駆動モータを駆動させて施工面でレーザが集光するように集光レンズ１６２の距離を変化させる。ここで、レーザ光の光軸の変化を図１４中、記号Ｊで示す。
また、１バッチ当たりの施工範囲は、横行ベース１６８に内蔵された駆動モータによる横行動作、昇降台１７５に内蔵された駆動モータによる昇降動作の駆動量にて設定する。
［第１２実施形態］
図１５は本発明に係る水中内保全補修装置の第１２実施形態における光ファイバコネクタプラグを示す断面図である。
図１５に示すように、本実施形態の光ファイバコネクタプラグ１５ａは、光ファイバケーブル１３と、この光ファイバケーブル１３の先端外周に固定された第１の光ファイバケース１８５と、第２の光ファイバケース１８６と、この第２の光ファイバケース１８６内に固定された第２の光ファイバケーブル１８７とから構成されている。
光ファイバケーブル１３と第２の光ファイバケース１８６とは、機械的に密着するように配置させておき、バウンダリは水１８８である。光ファイバコネクタプラグ１５ａの第１の光ファイバケース１８５と第２の光ファイバケース１８６は、嵌合構造であって回転プラグを構成し、軸方向には固定されて動かないものの、周方向には回転する構造となっている。
したがって、光ファイバコネクタプラグ１５ａが施工ヘッド１２の光ファイバコネクタ・レセプタクル１６に接合されて固定された状態で、光ファイバケーブル１３に捻じれが発生した場合には、捻じれが削減する方向に光ファイバケーブル１３と、第１の光ファイバケース１８５とが相対的に回転することとなる。
このように本実施形態によれば、施工ヘッド１２の位置の変動が発生しても、光ファイバケーブル１３に捻じれが加わることが軽減されるため、光ファイバケーブル１３の破損を未然に防止することができる。
以上説明したように本発明によれば、施工ヘッドまたは施工ヘッドに接続するケーブルやホースの取扱いと、光ファイバの取扱いを分離することができるため、信頼性を向上させ、かつ施工位置へ施工ヘッドを取り付けて施工を行う処理時間を大幅に短縮することができるという利点を有する。
なお、本発明は原子炉内での水中作業に限らず、一般的な水中作業にも適用することが可能である。例えば、工場や家庭用の飲料水タンクや防火水タンクなどの貯蔵タンク、あるいは汚水や雨水のタンク、下水処理施設のタンク、あるいは酒や果汁などの飲料物、石油や薬品などの化学物質の保管用や加工用のタンクなどに適用することができる。
また、海洋上での船や潜水艦の補修に利用することもできる。特に、タンクを含むシステム全体が移動航行中に保全・補修を行なうことができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、水中内保全補修装置の光ファイバケーブル等を破損することなく、特にタンク内等の水中且つ複雑で狭隘な施工対象箇所の表面改質、表面加工、除染等が可能となり、システムそのものが移動中であってもその移動中に保全補修作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第１実施形態の全体構成を示す斜視図。
第２図は２Ａ、２Ｂ、２Ｃを含み、図１の接合機構の接合順序を示す断面図。
第３図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第２実施形態における接合機構を示す部分断面斜視図。
第４図は４Ａ、４Ｂを含み、発明に係る水中内保全補修装置の第３実施形態における接合機構を示す断面図。
第５図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第４実施形態を示す構成図。
第６図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第５実施形態を示す拡大構成図。
第７図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第６実施形態の施工ヘッド部を示す斜視図。
第８図は８Ａ、８Ｂを含み、図８Ａは、図７の施工ヘッドの内部構造を示す斜視図，図８Ｂは図７の光ファイバガイドチューブを示す断面図。
第９図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第７実施形態の施工ヘッド取付装置を示す斜視図。
第１０図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第８実施形態の施工ヘッド取付装置を示す斜視図。
第１１図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第９実施形態の施工ヘッド取付装置を示す部分断面正面図。
第１２図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第１０実施形態においてマニピュレータ方式によるライザーブレースアーム溶接部の施工方法を示す斜視図。
第１３図は１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを含み、図１３Ａ、図１３Ｂはライザーブレースアームの施工部位を示す平面図，側面図であり、図１３Ｃはライザーブレースアームの施工部位に対する施工ヘッドの向きを示す平面図。
第１４図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第１１実施形態における施工ヘッドを示す斜視図。
第１５図は、本発明に係る水中内保全補修装置の第１２実施形態における光ファイバコネクタプラグを示す断面図。
第１６図は、原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプを示す斜視図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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