(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内の検査に用いる水中ビークルを着脱自在に装備したアームと、前記アームと前記水中ビークルを収納する容器と、前記アームを前記容器の横方向内外へ向かって駆動する前記アームの駆動機構とを備えた原子炉内検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記容器の形状が原子炉圧力容器内の上部格子板と下部格子板間の上下間距離より長いことを特徴とする原子炉内検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記アームと水中ビークルとの間に前記水中ビークルの位置確認手段が装備されていることを特徴とする原子炉内検査装置。
【請求項４】
請求項３において、前記位置確認手段は、前記アームに装備されたカメラと照明および超音波発振器と、前記水中ビークルには発光する機器又は反射鏡と超音波受信器を備え、前記発光する機器又は反射鏡からの光を前記カメラに捕えて画像による位置評定を行う位置評定機構と、前記超音波発振器からの音波を前記超音波受信器で受信して超音波送受信による距離測定機構であることを特徴とする原子炉内検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項において、前記水中ビークルまたは、水中ビークルを収納する容器に放射線集積線量計を装着したことを特徴とする原子炉内検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器内を水中ビークルを用いて検査する原子炉内検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所などに採用されている原子炉は、原子炉圧力容器内に炉心が存在し、原子炉圧力容器内は高放射線環境状態にある。その原子炉圧力容器内をカメラで撮像して観察するなどの原子炉内検査は、シュラウドサポートレグやそのレグに支持されたシュラウドサポート及びシュラウドや、それらに装備された上部格子板や下部格子板が原子炉圧力容器内に残した状態で行うことが考えられている。
【０００３】
その考えに沿った検査作業内容が特開平７−２１８６８１号公報にて開示されている。その開示内容によると、原子力発電所の原子炉内検査ではカメラや照明装置を搭載した水中ビークルが用いられている。その水中ビークルの取扱い方式は、ランチャー方式とうい一般的な方法が用いられている。
【０００４】
従来例では、その水中ビークルをケーシング（容器）内に収納して水中ビークルが上部格子板や下部格子板等の障害物に直接に衝突することを防止しながら原子炉圧力容器内底部に水中ビークルを到達させている。
【０００５】
そのケーシングは原子炉圧力容器内底部において下部格子板とＣＲＤ（制御棒駆動機構）ハウジングに支持させて置く。そして、ケーシングの側面に設けた開口から水中ビークルが自身の推進力でシュラウドの内側から外側に向かってシュラウドの下側をくぐりぬけて推進し、検査目的の高さヘ向かって浮上方向に推進する。そして、目的検査部位に移動した水中ビークルは照明装置で照らし出した検査部位をカメラで撮像して遠隔地点の検査員に撮像した映像を供給することが可能となる。
【０００６】
検査作業後には、前述とは逆の手順でケーシングに水中ビークルを収納してケーシングごと引き上げる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
原子炉内検査装置に用いられる水中ビークルは自力で原子炉圧力容器内のシュラウド下方をくぐりぬけてシュラウドと原子炉圧力容器の内壁の間の空間下方にに到達し検査部位の高さに向かう。その際に、水中ビークルは遠隔制御によって操縦されて移動するが、シュラウドの下方をくぐりぬける際には、そのくぐりぬける隙間が狭いので、水中ビークルの接触事故を起こし易い上、慎重に操縦しようとすれば、水中ビークルが原子炉圧力容器内で放射線を受ける時間が長くなって好ましくない。
【０００８】
原子力発電所の原子炉内検査では水中ビークルが大量の放射線を浴びるため、水中ビークル内の制御電子回路系や炉内観察のためのカメラ系等が放射線損傷により破壊され故障する恐れがある。実際に、放射線集積線量がある閾値を越えると電子回路やカメラ等は放射線損傷により故障することを実験的に確認している。
【０００９】
このように放射線損傷により故障した水中ビークルは自走できなくなるため、原子炉圧力容器外への撤収が困難となる恐れがある。水中ビークルが撤収できなくなった場合、水中ビークルを回収するのに原子炉圧力容器内の構造物の追加撤去等が必要となり時間と多額の追加費用がかかるという課題があった。
【００１０】
また、水中ビークルが浴びる放射線集積線量は水中ビークルの設置および撤収作業や検査作業に要する時間と水中ビークルの滞在場所により大きく変化する。原子炉内の各場所における線量率は解析等により算出され、各場所における滞在時間を考慮して集積線量が評価される。
【００１１】
しかし、各場所における推定線量率は評価誤差が大きいと考えられるため、水中ビークルを使用する放射線集積線量の閾値は実験等で求めた実際の閾値より約１桁程度小さくする必要がある。このため、まだ使用可能な水中ビークルでも放射線集積線量が規定の閾値に達したと推定された時点で作業を中止し水中ビークルを新品と交換する必要がある。したがって、水中ビークルの交換周期が短く、交換に要する時間がかかるとともに、交換用の水中ビークルの台数が増加するため費用が増加するという課題があった。
【００１２】
本発明の目的は、水中ビークルが浴びる放射線集積線量を最小にするため、水中ビークルの設置および撤収作業や検査作業に要する時間を短くすることにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、水中ビークルの放射線集積線量を実測して、放射線集積線量の評価精度を向上させて、使用可能な規定の閾値を実際の閾値に近い値に設定することができ、交換に要する時間と、装置コストを低減することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する発明の第１の特徴は、水中ビークルの設置および撤収作業に要する時間を短くするため、水中ビークルを収納する容器の形状が上部格子板と下部格子板間の距離より長くすることで上部格子板と下部格子板への挿入に要する位置合わせの時間が短くすることができる。また、水中ビークルを保持し、容器および障害となる構造物を回避するための回転着脱アーム構造を持たせることで、水中ビークルが容器外部に出るのに要する時間を短くすることができる。
【００１５】
前記目的を達成する発明の第２の特徴は、検査作業に要する時間を短くするため、水中ビークルの位置評定をカメラとモニターを用いた画像による位置評定機構と超音波送受信器による距離測定機構を用いて行い、目的検査部位に最短時間で到達させるとともに、検査部位の検査の重複を防止することで検査作業に要する時間を短くすることができる。
【００１６】
前記目的を達成する発明の第３の特徴は、水中ビークルに放射線集積線量計を装着し、実際の放射線集積線量を実測して、使用可能な閾値と比較しながら水中ビークルを使用することで水中ビークルの交換に要する時間と、装置コストを低減することができる。
【００１７】
本発明によって、水中ビークルの設置と撤収作業および検査作業に要する時間が短くできる。また水中ビークルの交換が適切に行えるため、水中ビークルの交換頻度を低くできる。この結果、最終的に作業に要する時間と装置コストを低減できる効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。原子力発電所で採用されている沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器１３内の構造物を検査する際には、原子炉圧力容器１３内の蒸気乾燥器や気水分離器やシュラウドヘッドや炉心燃料等炉心構成要素やジェットポンプ等の炉内構造物が原子炉圧力容器１３外へ取出されて必要に応じて検査され、検査後の再組み付けまで保管される。
【００１９】
原子炉圧力容器１３外へ取出して検査することが困難なシュラウドサポート
３５やシュラウド３６やフローバッフル１７、及びシュラウドサポート３５やシュラウド３６に支えられた上部格子板１２や下部格子板１１は、原子炉圧力容器１３内の底部に据え付けられた状態のまま残されている。
【００２０】
そのシュラウドサポート３５の検査に際しては原子炉圧力容器１３内とウエルプール内に水を張って原子炉圧力容器１３内からオペレーションフロアー９側空間への放射線の到来を水で遮蔽した状態で実施される。そのために、原子炉圧力容器１３内の水中をカメラら照明装置を搭載して推進する水中ビークル１が用いられる。
【００２１】
原子炉圧力容器１３内壁面とシュラウドサポート３５外周面との狭隘な部位に水中ビークルを到達させてシュラウドサポート３５（目的検査部位）を下側から観察して検査する場合には、上方から水中ビークル１を降下させて原子炉圧力容器１３内壁面とフローバッフル１７の外周面との狭隘な部位に到達させることは困難であり、実行出来るとしても時間がかかりすぎて高放射線環境下である原子炉圧力容器１３内に水中ビークル１が滞在する時間が長くなる。
【００２２】
そのため、図２のように、水中ビークル１は容器５内の下部領域に実線表示の状態で収納され、その状態の容器５が上部格子板１２と下部格子板１１との各格子を上方から下方へ通って、フローバッフル１７やシュラウドサポート３５やシュラウド３６の内側に通されることで原子炉圧力容器１３の底部に吊り降ろされる。吊り降ろされた容器５は下端が原子炉圧力容器１３底部から上方へ突き出た制御棒駆動機構ハウジング１８に支持されて下方向と水平方向への動きが拘束される。また、容器５の上部は下部格子板１１の格子内に嵌まって水平方向の動きが拘束されている。これによって、容器５は、容器５の下部に設けられた水中ビークル１の出入口が図２の右方向、即ち原子炉圧力容器１３の内壁面に対向して開口する姿勢に保持される。
【００２３】
目的検査部位の近傍で水中ビークル１は図２の実線で示す状態から二点鎖線で示す状態に回転駆動された回転着脱アーム３３によりフローバッフル１７の下方を潜り抜けさせて原子炉圧力容器１３内壁面とフローバッフル１７外周面との狭隘な部位の下方に水中ビークルを到達させる。
【００２４】
その狭隘な部位下方に回転着脱アーム３３の回転作用で送り出された水中ビークル１は回転着脱アーム３３から離脱して浮上方向に推進されてシュラウドサポート３５に接近するように制御される。その接近状態で目的検査部位を水中ビークル１に搭載した照明２３で照らし出し、カメラで撮影して目視確認を実施する。この目視確認により、シュラウドサポート３５の亀裂等の異常を発見し、検査点検を行う。
【００２５】
水中ビークル１には信号ケーブル２が接続されており、水中ビークル制御装置（目的検査部監視モニタをも含む）４からの制御信号を信号ケーブル２を通して水中ビークル１に伝送する。水中ビークル１で得られたカメラによる目的検査部位の映像信号は信号ケーブル２を通して水中ビークル制御装置４内の目的検査部監視モニタで画像にされて観測出来るようにする。
【００２６】
水中ビークル１が収納される容器５はワイヤロープ６に接続してあり。上下移動機構７を用いて容器５を上下させる。また容器５を前後左右に移動させる時にはオペレーションフロアー９に設置してある燃料取扱機８に上下移動機構７を搭載した状態で燃料取扱機８を平面二次元方向へ移動させることで実施する。
【００２７】
容器５を上部格子板１２と下部格子板１１との格子を通過させるには、燃料取扱機８を平面二次元方向へ移動させることで通過させようとする格子の上方に容器５を合わせる。次にその容器５を上下移動機構７で吊り降ろし方向に移動させて格子に通し、制御棒駆動機構ハウジング１８上に着地させる。その際には、信号ケーブル２を、燃料取扱機８に装備されて上下移動機構７と同様に平面二次元方向へ移動させる事の出来る信号ケーブル巻き取り装置３から繰り出して、容器５の移動に追従させる。このようにして、原子炉圧力容器１３の底部への容器５の吊り降ろしが達成される。
【００２８】
その容器５は、上部格子板１２と下部格子板１１の間の距離より長いものを用いているので、容器５を吊り降ろす際に上部格子板１２の格子を通過させれば、上部格子板１２がガイドとなり下部格子板１１の格子に容器５を通しやすくなる。
【００２９】
また、この実施例では、原子炉圧力容器１３内壁面とフローバッフル１７外周面との狭隘な部位の下方に水中ビークル１を位置させることを、回転着脱アーム３３の回転作用で水中ビークル１をその位置に送り出すことで迅速に出来る。そのため、水中ビークル１の推進制御によって狭隘なフローバッフル１７の下方を潜り抜けさせるという難しい水中ビークル１の運転を省略出来る。
【００３０】
回転着脱アーム３３の回転作用で容器５の外側へ水中ビークル１を送り出す機構は、図２及び図３に示されている。それによれば、容器５が移動中には、水中ビークル１は回転着脱アーム３３に取り付けられた永久磁石１４に吸着されて位置Ａに保持される。原子炉圧力容器１３内の底部に到着した後、水中ビークル１は回転着脱アーム３３の回転作用により障害物のない位置Ｂに移動され、水中ビークル１を保持していた永久磁石１４の磁場を打ち消す電磁石１５を励磁して水中ビークル１を水中へ開放する。
【００３１】
その電磁石１５も回転着脱アーム３３に取り付けられている。信号ケーブル２とは別に他のケーブル（図示せず）をケーブル巻き取り装置に巻きかけ、そのケーブル巻き取り装置を燃料取扱機８に搭載して水平二次元方向へケーブル巻き取り装置を移動自在とする。そのケーブル巻き取り装置で繰り出したり巻き込んだりして水中ビークル１の移動にケーブルを追従させる。他のケーブルを通じて電磁石１５に電力を与えて電磁石１５を励磁したり、電力を遮断して非励磁にしたりしている。その電磁石１５の励磁と非励磁はオペレーションフロア９におかれた専用の制御装置に備わるスイッチの切替で切替えてもよいし、水中ビークル制御装置４に電磁石１５の励磁と非励磁を切替えるためのスイッチを設けてそのスイッチによって切替えてもよい。
【００３２】
図２のように、回転着脱アーム３３は概ねＬの字状に曲がった形状をしており、容器５の内壁面に固定されたブランケット４６へ一端が回転軸４１で垂直面で回転自在に取り付けられる。その回転着脱アーム３３には、回転軸４２でリンク４３の一端が垂直面で回転自在に連結され、リンク４３の他端にはリンク４４の一端が回転軸４５で垂直面で回転自在に連結される。そのリンク４４の他端は回転軸４８で垂直面で回転自在にブランケット４６へ取り付けられる。
【００３３】
容器５の内壁面に固定された他のブランケット４７にはエアーシリンダ１６のシリンダが回転軸４９で垂直面で回転自在に連結され、そのエアーシリンダ１６のピストンロッドは回転軸４５に垂直面で回転自在に連結される。
【００３４】
このようなリンク機構とエアーシリンダ１６の組み合わせで、回転着脱アーム３３はエアーシリンダ１６のピストンロッドをそのシリンダにたいして出入りする方向に空気圧で駆動することで、図２の実線表示状態の位置Ａと二点鎖線表示状態の位置Ｂとの状態間で往復回転駆動される。これにより、水中ビークル１を運転制御する必要無く、フローバッフル１７を潜り抜けて位置Ａと位置Ｂの間を往来出来る。その際、水中ビークル１を運転制御する必要が無いので、運転ミスなどによる衝突事故を起こすことなく安全にしかも迅速に容器５内の位置Ａから位置Ｂにて示す原子炉圧力容器１３内壁面とフローバッフル１７外周面との狭隘な部位の下方に水中ビークル１を移動させることが出来る。
【００３５】
エアーシリンダ１６を駆動するための空気圧の制御はエアーシリンダ１６に接続された空気圧の供給ホースと排気ホースとを通じて行われ、それら各ホースはホース巻き取り装置に巻き取り繰り出し自在に装備される。そのホース巻き取り装置は燃料取扱機８に搭載されて水平二次元方向に移動出来る。その移動とホース巻き取り装置による供給ホースと排気ホースの巻き取り繰り出し作用によって容器５の移動に供給ホースと排気ホースを追従させる。エアーシリンダー１６への空気圧の供給と逆の排気とは、それらの給気と排気を制御する弁を操作して供給ホースと排気ホースを通じて行われる。それらの弁はコンプレッサ等の空気圧発生装置とともにオペレーションフロア９に置かれても良く、燃料取扱機８に搭載されていても良い。
【００３６】
図３のように、回転着脱アーム３３は水中ビークル１の位置を評定するためのカメラ１９が２台、回転着脱アーム３３と水中ビークル１の距離を測定するための超音波測距装置の超音波送信器２０、および照明２１が２台設置してある。
【００３７】
図４のように、水中ビークル１には目的検査部位監視用カメラ２２と照明２３が装備されており、目的検査部位監視用カメラ２２は監視方向を変化出来る可動式である。水中ビークル１は上下用スラスタ２４と前後進旋回用スラスタ２５を回転させて目的検査部位の近傍まで上下及び前進後進並びに左右旋回自在で、その動きは水中ビークル制御装置４の制御盤上での操作で制御出来る。
【００３８】
水中ビークル１の特徴は、水中ビークル１本体に水中ビークル１の位置を評定しやすくするため、周囲が暗くても水中ビークル１の位置が目視で確認出来るように位置評定用電灯２６と超音波測距装置の超音波受信器２７を設置した。その上、放射線集積線量を正確に評価するために水中ビークル１に放射線集積線量計２８を装着した。但し、放射線集積線量計は水中ビークルを収納する容器に装着してあっても良い。
【００３９】
水中ビークル１の位置評定を行うと目的検査部位へ到着するのに要する時間を最短にできるとともに、検査部位の検査の重複を防止することができるため検査作業に要する時間を最短にすることができる。即ち、放射線集積線量を最小にすることが可能となる。
【００４０】
水中ビークル１の位置評定は回転着脱アーム３３に設置されたカメラ１９を２台用いて三角測定法を用いることで達成できる。この三角測定法に加えて、回転着脱アーム３３に設置された超音波送信器２０と水中ビークル１本体に設置した超音波受信器２７を用いて回転着脱アーム３３と水中ビークル１の間の距離を超音波の伝搬時間より高精度に求めてこの距離を位置評定演算に用いることで三角測定法のみの時に比べて位置評定精度を向上させることができる。さらに、カメラ１９が１台故障した場合、または障害物によりカメラ１９の映像が１台しか得られない場合でも、カメラ１９の１台と超音波による距離測定を組み合わせることで水中ビークル１の位置評定をおこなうことができる。カメラ１９の映像信号や超音波受信に係る信号は信号ケーブル２を通じて水中ビークル制御装置４に送られて信号処理された上でモニタに表示される。
【００４１】
以上のこと、およびカメラに比べて超音波送受信器の耐放射線性能が高いことから、カメラ１９が２台と超音波送受信器を組み合わせた本実施例はカメラを２台のみ使用する場合に比べて、位置評定精度が高く、耐放射線性能にも優れている。
【００４２】
水中ビークル１が自力で推進し移動する際に必要となる、信号ケーブル２の容器５から水中ビークル１への送り出し機構は、エアーシリンダ１６よりも上方の容器５内空間に装備されている。即ち、図５のようにワイヤケーブル６で保持された容器５内に引き込まれた信号ケーブル２は容器５内を上下に移動自在な移動プレート３０を貫通して水中ビークル１に接続されている。
【００４３】
その移動プレート３０は容器５に固定されたモータ３１で回転駆動されるネジ軸３２に螺合している。そのため、モータ３１でネジ軸３２を回転駆動すると、その回転の方向に応じて移動プレート３０が上下に移動出来る。その移動を確実に行うために、移動プレート３０と容器内壁面との間には移動プレート３０のネジ軸３２との共回りを防止する回り止めが装備されている。
【００４４】
ネジ軸３２の周囲に存在する信号ケーブル２はコイルバネ状にされ、そのコイル状のコイルバネ部２９は移動プレート３０の上下動に応じて伸縮して、信号ケーブル２が損傷することを防止している。そのモータ３１が電動の場合には電力ケーブルで電力をモータ３１に供給する。またその電力ケーブル及びモータ３１の制御信号を伝えるケーブルもケーブル巻き取り装置で巻き取り繰り出し自在とし、その巻き取り装置を燃料取扱機８で水平二次元方向へ移動自在に支持する。そのことによって、容器５の移動に電力ケーブル及びモータ３１の制御信号を伝えるケーブルを追従させる。モータ３１の制御信号を伝えるケーブルに接続されるモータ３１の制御装置や電力ケーブルに接続される電源は燃料取扱機８に搭載しても、オペレーションフロア９に設置しても良い。
【００４５】
水中ビークル１が移動して信号ケーブル２を引く場合にはモータ３１を駆動させ、ネジ軸３２を回転させて移動プレート３０を下方向に移動させる。これにより移動プレート３０とともに信号ケーブル２が下方向に移動するため水中ビークル１が上方に移動できる。
【００４６】
検査後に水中ビークル１を回収する場合には、水中ビークル１を下方に推進移動するとともに、モータ３１でネジ軸３２を逆方向に回転駆動して移動プレート３０を上昇させて信号ケーブル２を容器内に引き込む。水中ビークル１が検査位置から下降して回転着脱アーム３３に極めて接近したことをカメラ１９や超音波測距装置で検知したら、電磁石１５を非励磁状態に切替えて永久磁石１４に水中ビークル１を磁力により吸着する。
【００４７】
次に、エアーシリンダ１６のピストンロッドを縮めて回転着脱アーム３３を図２の二点鎖線表示の状態から実線表示の状態に回転軸４１を中心にして回転させ、容器５内に水中ビークル１をフローバッフル１７の下を潜らせて移動させる。
【００４８】
このようにして水中ビークル１が容器５内に収まったなら、ワイヤケーブル巻き取り装置７にワイヤケーブル６を巻とることで容器５を下部格子板１１と上部格子板１２の各格子を通過させて引き上げる。その際には、他のケーブルやホースも巻き上げて容器５の移動に追従させる。
【００４９】
放射線集積線量計２８からの計測信号を信号ケーブル２を通じて水中ビークル制御装置４に受信して水中ビークル１が受けた放射線の集積線量を確認し、まだ水中ビークル１の交換が必要とされる放射線の集積線量に到達していない場合には、次の検査部位に近い位置へ向けて容器５の位置を、燃料取扱機８の移動で、変位させ、検査を繰り返す。水中ビークル１の交換が必要とされる放射線の集積線量に到達していた場合には、水中ビークル１の全交換又はカメラ２２等を交換対象とする部分交換を実施して検査を続行する。これらの交換時期には、カメラ１９についても交換の要否を検討する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、水中ビークルの設置と撤収作業および検査作業に要する時間が短くできる。
【００５１】
また水中ビークルまたは、水中ビークルを収納する容器に放射線集積線量計を装着してある本発明の原子炉内検査装置にあっては、実際の放射線集積線量に基づき水中ビークルの交換を適切に行えるため、水中ビークルの交換頻度を低くできる。この結果、最終的に作業に要する時間と装置コストを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による原子炉内検査装置の原子炉圧力容器内への適用を示した原子炉圧力容器内の縦断面図。
【図２】本発明の実施例における水中ビークルの送り出し機構（回転着脱アーム近傍の構造）の立面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】本発明の実施例による水中ビークルを示す図であって、（ａ）図は水中ビークルの側面図であり、（ｂ）図は水中ビークルの底面図である。
【図５】本発明の実施例における水中ビークルへの信号ケーブルの送り出し機構の概要図である。
【符号の説明】
１…水中ビークル、２…信号ケーブル、３…信号ケーブル巻き取り装置、４…水中ビークル制御装置、５…容器、６…ワイヤケーブル、７…ワイヤケーブル巻き取り装置、８…燃料取扱機、９…オペレーションフロアー、１０…ＣＲＤハウジング、１１…下部格子板、１２…上部格子板、１３…原子炉圧力容器、１４…永久磁石、１５…電磁石、１６…エアーシリンダ、１７…フローバッフル、１８…制御棒駆動機構ハウジング、１９…カメラ、２０…超音波送信器、２１…照明、２２…目的検査部位監視用カメラ、２３…照明、２４…上下用スラスタ、２５…前後進旋回用スラスタ、２６…位置評定用電灯、２７…超音波受信器、２８…放射線集積線量計、２９…コイルバネ部、３０…移動プレート、３１…モータ、３２…ネジ軸、３５…シュラウドサポート、３６…シュラウド。
【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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