(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ装置から出力されたレーザ光を施工対象箇所に照射するレーザ照射ヘッドにおいて、
前記レーザ光を導光させるヘッド内導光部材を備えた照射ヘッド本体と、
前記ヘッド内導光部材からのレーザ光を集光させる集光レンズと、
集光されたレーザ光を施工対象箇所に照射させる反射ミラーと、
この反射ミラーをレーザ光軸廻りに回転可能に保持するミラー回転手段と、
前記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段と、
前記反射ミラーと集光レンズの相対距離を保持してレーザ光軸方向に移動させる移動手段を構成したフレーム昇降装置と、
このフレーム昇降装置で照射ヘッド本体にスライド昇降自在に設けられた偏平で細長い昇降サポート機構と、
前記昇降サポート機構に取り付けられ、集光レンズおよび反射ミラーで構成される照射走査光学系とを備え、
前記ヘッド内導光部材、集光レンズおよび反射ミラーを狭隘な隙間に形成される施工対象箇所に出入れ可能に構成したことを特徴とするレーザ照射ヘッド。
【請求項２】
前記昇降サポート機構は、反射ミラーを回転させるミラー回転手段と上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段とをヘッド内導光部材を挟んだ両側にバランスさせて備えた請求項１に記載のレーザ照射ヘッド。
【請求項３】
前記昇降サポート機構または照射ヘッド本体にヘッド位置計測手段を設け、この位置計測手段で施工対象箇所に対するレーザ照射ヘッドの位置を計測した請求項１または２に記載のレーザ照射ヘッド。
【請求項４】
前記昇降サポート機構にレーザ光照射点位置計測手段を設け、この位置計測手段で施工対象箇所におけるレーザ光照射点の位置検出を行なうようにした請求項１または２に記載のレーザ照射ヘッド。
【請求項５】
前記昇降サポート機構に施工対象箇所へのレーザ光照射状態を把握する手段を設けた請求項１または２に記載のレーザ照射ヘッド。
【請求項６】
レーザ装置から出力されたレーザ光を施工対象箇所に照射するレーザ照射ヘッドにおいて、
前記レーザ光を導光させるヘッド内導光部材を備えた照射ヘッド本体と、
前記ヘッド内導光部材からのレーザ光を集光させる集光レンズと、
集光されたレーザ光を施工対象箇所に照射させる反射ミラーと、
この反射ミラーをレーザ光軸廻りに回転可能に保持するミラー回転手段と、
前記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段と、
前記反射ミラーと集光レンズの相対距離を保持してレーザ光軸方向に移動させる移動手段と、
前記照射ヘッド本体に備えられ、直交する二軸廻りに回転可能なジンバル機構とを備え、
前記ジンバル機構の内側フレームにヘッド内導光部材を取付け、
前記ヘッド内導光部材、集光レンズおよび反射ミラーを狭隘な隙間に形成される施工対象箇所に出入れ可能に構成したことを特徴とするレーザ照射ヘッド。
【請求項７】
前記ヘッド内導光部材は、石英ガラスまたは光ファイバで構成され、集光レンズにレーザ光を導くように設けられた請求項１または６に記載のレーザ照射ヘッド。
【請求項８】
レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、
前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、
この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、
原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、
前記レーザ照射ヘッドは、請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ照射ヘッドがシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定されたことを特徴とする原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項９】
前記本体位置決め装置は、細長い筒状本体ケースを備え、この本体ケース内にレーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段が出し入れ可能に収納され、収納状態で本体位置決め装置は上部格子板の格子を通して吊り込まれ、制御棒案内管上に設置された請求項８に記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項１０】
前記本体位置決め装置は、
上部を上部格子板に固定させるクランプ装置と、
本体ケース内に収納されたレーザ照射ヘッドの張出し方向を定める旋回装置と、
レーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段を施工対象へ張り出させるヘッド進退機構と、
このヘッド進退機構を支持する本体ベースを本体ケース内で昇降させるベース昇降装置とを備えた請求項８に記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項１１】
レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、
前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、
この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、
原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、
前記レーザ照射ヘッドはシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定される一方、
前記レーザ光伝送手段は、原子炉内の水中環境下でレーザ光を受けてレーザ照射ヘッドに気中伝送される可動の伝送路を構成したことを特徴とする原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項１２】
前記レーザ光伝送手段は、
本体位置決め装置内に収納された導光パイプと、
この導光パイプに第１クランク走査機構により回転および摺動関節を介して回転・伸縮自在に連結された張出し導光パイプと、
この張出導光パイプに第２クランク走査機構により回転関節を介して回転自在に連結された張出し筒とを備え、
この張出し筒からレーザ照射ヘッドのヘッド内導光部材にレーザ光を導いた請求項１１に記載の原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項１３】
レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、
前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、
この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、
原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、
前記レーザ照射ヘッドはシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定される一方、
前記レーザ光伝送手段は、原子炉内の水中環境下でレーザ光を受けてレーザ照射ヘッドに導く可撓性の光ファイバで構成したことを特徴とする原子炉内構造物の予防保全・補修装置。
【請求項１４】
原子炉内の炉内構造物にレーザ光を照射して予防保全・補修を行なう原子炉内構造物の予防保全・補修装置と、
原子炉上方のオペレーションフロア上に設置された予防保全・補修装置の制御盤および操作盤と、
前記予防保全・補修装置の移動および設置を行なうために、燃料交換機または作業台車に取付けられた吊込み装置とを備え、
レーザ装置から出力されたレーザ光をレーザ導光手段を介して予防保全・補修装置のレーザ照射ヘッドに導いて施工するように構成し、前記レーザ照射ヘッドに請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ照射ヘッドが用いられることを特徴とする原子炉内予防保全・補修作業システム。
【請求項１５】
原子炉内構造物にレーザ照射ヘッドを位置決め固定し、レーザ装置から出力されたレーザ光をレーザ照射ヘッドに導き、このレーザ照射ヘッドから原子炉内構造物に照射して施工対象箇所の予防保全・補修を行なう作業方法において、
前記レーザ照射ヘッドの照射ヘッド本体にフレーム昇降装置で偏平で細長い昇降サポート機構をスライド昇降自在とし、
前記昇降サポート機構に集光レンズおよび反射ミラーで構成される照射走査光学系を取付け、
前記レーザ照射ヘッドに備えられた集光レンズと反射ミラーの相対距離を保持したまま、前記集光レンズおよび反射ミラーを移動手段でレーザ光の光軸方向に移動させてレーザ光を走査することを特徴とする原子炉内予防保全・補修装置の作業方法。
【請求項１６】
前記反射ミラーの反射点から施工対象箇所のレーザ光照射点までの距離が変化し、施工に必要なレーザ光のエネルギ密度が得られないとき、レーザ照射ヘッドに設けられた集光レンズと反射ミラーの距離を変化させ、必要なエネルギ密度を得て作業を進めることを特徴とする請求項１５記載の原子炉内予防保全・補修装置の作業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ照射ヘッドおよびこの照射ヘッドを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置ならびにその作業方法に係り、特にレーザ光を用いて原子炉内構造物の狭隘部の予防保全および補修を行なう原子炉内構造物の予防保全・補修装置ならびにその作業システムに関する。具体的には原子炉内構造物の狭隘部を効率よく能率的にレーザ光を用いて水中環境下で予防保全および補修を行なうことができる原子炉内構造物の予防保全・補修装置およびその作業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽水炉、例えば沸騰水型原子炉の炉内構造物は水中の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系ステンレス鋼またはニッケル基合金が用いられている。この炉内構造物のうち、交換困難な部材についてはこれらの部材が原子力発電プラントの長期に及ぶ運転により厳しい環境に曝され、また中性子照射の影響も有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時の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。
【０００３】
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。
【０００４】
すなわち、前者はパルスレーザ装置から発振されたパスルレーザ光を反射鏡を通して被加工物（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レーザピーニング方法である。
【０００５】
一方、後者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水中レーザ加工方法および装置である。
【０００６】
上記の水中レーザ加工方法および装置は、レーザ光を発振器から施工箇所まで導くのに光ファイバを使用している。光ファイバを用いた場合に、光ファイバ内を導光可能なレーザ光のパワーまたはエネルギには限界があり前述のような表面改質を行うために必要な施工面での光パワーおよびエネルギ密度を得るためには、光ファイバから出射した光をできるだけ小さく集光させる必要がある。
【０００７】
ところが一般のパワーレーザ用の光ファイバでは光ファイバの出射レーザ光の拡散率が大きいため、逆に深い角度で収束させなければならない。その結果焦点深度が非常に浅い集光レンズを用いることになり、施工面に対して光ファイバおよび集光レンズを含むレーザ照射光学系を精密に位置決めしなければならない。
【０００８】
そこでレーザ照射光学系の位置決め問題を解決するため、本発明者らは光ファイバおよびレーザ照射光学系の精密な位置決めが不要となるよう、オペレーションフロア上あるいはシュラウド胴上部のレーザ発振器から出力されるレーザ光を気中伝送してレーザ照射光学系に導き、このレーザ照射光学系で特にシュラウド胴内部の原子炉内構造物を対象として、エネルギ密度が高くしかも平行光に近いレーザ光を用いた予防保全・補修装置を特願平８−２５６５３２号により特許出願した。
【０００９】
この原子炉内構造物の予防保全・補修装置の従来例について図９を参照して説明する。
【００１０】
従来の原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、図９に示すように、例えば沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器１内に据付けられるシュラウド２等の炉内構造物を施工対象とするものである。この原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、オペレーションフロア３に設置されたレーザ電源４と、レーザ発振器５と、導光部材６からなる導光装置７と、その先端に配置されたレーザ照射ヘッド８から構成される。この原子炉内構造物の予防保全・補修装置においては、レーザ発振器５から出力されるレーザ光Ｌを導光部材６によってレーザ照射ヘッド８まで気中伝送して炉内構造物の施工対象に照射している。このためレーザ照射ヘッド８を高精度に位置決めする必要がなく、高エネルギ密度のレーザ光によりレーザピーニング、溶融、クラッディング（Cladding）、溶接等の予防保全・補修作業を行なうことができ、原子炉の信頼性、安全性が向上する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の原子炉内構造物の予防保全・補修装置においては、原子炉圧力容器１内の炉内構造物であるシュラウド２の内壁各部および各炉内構造物を施工対象としているが、シュラウド中間部胴内側の下半分に存在する縦溶接線（Ｖ５内側溶接線）やシュラウド中間部胴内側下端の水平溶接線（Ｈ６ａ内側溶接線）を施工する場合、シュラウド中間部胴と炉心支持板９に挟まれた幅約３０mm、深さ約４００mmの円筒状狭隘部内までレーザ光を導き照射しなければならないが、このレーザ照射ヘッド８では上記円筒状狭隘部内にレーザ光を導くことが困難であった。
【００１２】
レーザ光によりシュラウド中間部胴の円筒状狭隘部の溶接線近傍の表層の応力改善、また鋭敏化した金属組織の表面改質、溶接補修を行う場合、レーザ光で施工可能なエネルギ密度を得るためには照射面に対する照射角度を深く取りながら照射点の走査をしなければならない。
【００１３】
しかし、炉心支持板９上にレーザ照射光学系を配置し、円筒状狭隘部の底部へレーザ光を照射する方法では照射角度が浅くなってしまい施工に必要なレーザ光のエネルギ密度が充分に得られないといった課題や、照射距離が長くなるので照射点を走査するために高精度な位置決め機構が必要になり予防保全・補修装置が複雑化し信頼性が低下してしまうという課題があった。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、施工対象箇所が狭隘部であってもレーザ光による予防保全、補修作業を効率的に行なうことができるレーザ照射ヘッドおよびこの照射ヘッドを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置ならびにその作業方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、原子炉内構造物であるシュラウド胴内壁のうち、シュラウド中間部胴と炉心支持板に挟まれた円筒状狭隘部の予防保全、補修作業をレーザ光を用いて水中環境下で効率よく能率的に行なうことができるレーザ照射ヘッドおよびこの照射ヘッドを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置ならびにその作業方法を提供するにある。
【００１６】
本発明の別の目的は、原子炉内構造物であるシュラウド胴内壁の溶接線のうち、特にシュラウド中間部胴と炉心支持板に挟まれた円筒状狭隘部内に存在する溶接線を対象に、レーザ光を用いて水中環境下で溶接線近傍の表層の応力改善、鋭敏化した金属組織の表面改質、溶接補修を効率よく有効的に行なう原子炉内構造物の予防保全・補修装置およびその作業方法を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、レーザ装置から出力されたレーザ光を施工対象箇所に照射するレーザ照射ヘッドにおいて、上記レーザ光を導光させるヘッド内導光部材を備えた照射ヘッド本体と、上記ヘッド内導光部材からのレーザ光を集光させる集光レンズと、集光されたレーザ光を施工対象箇所に照射させる反射ミラーと、この反射ミラーをレーザ光軸廻りに回転可能に保持するミラー回転手段と、上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段と、上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を保持してレーザ光軸方向に移動させる移動手段を構成したフレーム昇降装置と、このフレーム昇降装置で照射ヘッド本体にスライド昇降自在に設けられた偏平で細長い昇降サポート機構と、上記昇降サポート機構に取り付けられ、集光レンズおよび反射ミラーで構成される照射走査光学系とを備え、前記ヘッド内導光部材、集光レンズおよび反射ミラーを狭隘な隙間に形成される施工対象箇所に出入れ可能に構成したものである。
【００１８】
請求項２に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、前記昇降サポート機構は、反射ミラーを回転させるミラー回転手段と上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段とをヘッド内導光部材を挟んだ両側にバランスさせて備えたものである。
【００１９】
請求項３に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、前記昇降サポート機構または照射ヘッド本体にヘッド位置計測手段を設け、この位置計測手段で施工対象箇所に対するレーザ照射ヘッドの位置を計測したものである。
【００２０】
請求項４に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、前記昇降サポート機構にレーザ光照射点位置計測手段を設け、この位置計測手段で施工対象箇所におけるレーザ光照射点の位置検出を行なうようにしたものである。
【００２１】
請求項５に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、前記昇降サポート機構に施工対象箇所へのレーザ光照射状態を把握する手段を設けたものである。
【００２２】
本発明に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、レーザ装置から出力されたレーザ光を施工対象箇所に照射するレーザ照射ヘッドにおいて、上記レーザ光を導光させるヘッド内導光部材を備えた照射ヘッド本体と、上記ヘッド内導光部材からのレーザ光を集光させる集光レンズと、集光されたレーザ光を施工対象箇所に照射させる反射ミラーと、この反射ミラーをレーザ光軸廻りに回転可能に保持するミラー回転手段と、上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を調整する距離調整手段と、上記反射ミラーと集光レンズの相対距離を保持してレーザ光軸方向に移動させる移動手段と、前記照射ヘッド本体に備えられ、直交する二軸廻りに回転可能なジンバル機構とを備え、上記ジンバル機構の内側フレームにヘッド内導光部材を取付け、前記ヘッド内導光部材、集光レンズおよび反射ミラーを狭隘な隙間に形成される施工対象箇所に出入れ可能に構成したものである。
【００２３】
請求項７に係るレーザ照射ヘッドは、上述した課題を解決するために、前記ヘッド内導光部材は、石英ガラスまたは光ファイバで構成され、集光レンズにレーザ光を導くように設けられたものである。
【００２６】
また、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、前記レーザ照射ヘッドは、請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ照射ヘッドがシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定されたものである。
【００２７】
請求項９に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、前記本体位置決め装置は、細長い筒状本体ケースを備え、この本体ケース内にレーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段が出し入れ可能に収納され、収納状態で本体位置決め装置は上部格子板の格子を通して吊り込まれ、制御棒案内管上に設置されたものである。
【００２８】
請求項１０に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、前記本体位置決め装置は、上部を上部格子板に固定させるクランプ装置と、本体ケース内に収納されたレーザ照射ヘッドの張出し方向を定める旋回装置と、レーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段を施工対象へ張り出させるヘッド進退機構と、このヘッド進退機構を支持する本体ベースを本体ケース内で昇降させるベース昇降装置とを備えたものである。
【００２９】
請求項１１に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、前記レーザ照射ヘッドはシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定される一方、前記レーザ光伝送手段は、原子炉内の水中環境下でレーザ光を受けてレーザ照射ヘッドに気中伝送される可動の伝送路を構成したものである。
【００３０】
請求項１２に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、前記レーザ光伝送手段は、本体位置決め装置内に収納された導光パイプと、この導光パイプに第１クランク走査機構により回転および摺動関節を介して回転・伸縮自在に連結された張出し導光パイプと、この張出導光パイプに第２クランク走査機構により回転関節を介して回転自在に連結された張出し筒とを備え、この張出し筒からレーザ照射ヘッドのヘッド内導光部材にレーザ光を導いたものである。
【００３１】
請求項１３に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、上述した課題を解決するために、レーザ光を出力させるレーザ装置と、このレーザ装置からのレーザ光を原子炉内に導くレーザ導光手段と、原子炉内に導かれたレーザ光を原子炉内構造物の施工対象箇所に照射させるレーザ照射ヘッドとを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置において、前記原子炉内に吊り込まれて炉心部に設置される本体位置決め装置と、この本体位置決め装置内に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に進退自在に張り出させて設置するヘッド進退機構と、原子炉内に導かれたレーザ光を受光してレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備え、前記レーザ照射ヘッドはシュラウド内側壁の施工対象に向けて張り出されて位置決め固定される一方、前記レーザ光伝送手段は、原子炉内の水中環境下でレーザ光を受けてレーザ照射ヘッドに導く可撓性の光ファイバで構成したものである。
【００３３】
さらに、本発明に係る原子炉内予防保全・補修作業システムは、上述した課題を解決するために、請求項１４に記載したように、原子炉内の炉内構造物にレーザ光を照射して予防保全・補修を行なう原子炉内構造物の予防保全・補修装置と、原子炉上方のオペレーションフロア上に設置された予防保全・補修装置の制御盤および操作盤と、上記予防保全・補修装置の移動および設置を行なうために、燃料交換機または作業台車に取付けられた吊込み装置とを備え、レーザ装置から出力されたレーザ光をレーザ導光手段を介して予防保全・補修装置のレーザ照射ヘッドに導いて施工するように構成し、前記レーザ照射ヘッドに請求項１ないし１７のいずれかに記載のレーザ照射ヘッドが用いられるものである。
【００３４】
一方、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業方法は、上述した課題を解決するために、請求項１５に記載したように、原子炉内構造物にレーザ照射ヘッドを位置決め固定し、レーザ装置から出力されたレーザ光をレーザ照射ヘッドに導き、このレーザ照射ヘッドから原子炉内構造物に照射して施工対象箇所の予防保全・補修を行なう作業方法において、前記レーザ照射ヘッドの照射ヘッド本体にフレーム昇降装置で偏平で細長い昇降サポート機構をスライド昇降自在とし、上記昇降サポート機構に集光レンズおよび反射ミラーで構成される照射走査光学系を取付け、前記レーザ照射ヘッドに備えられた集光レンズと反射ミラーの相対距離を保持したまま、上記集光レンズおよび反射ミラーを移動手段でレーザ光の光軸方向に移動させてレーザ光を走査することを特徴とするものである。
【００３５】
また、請求項１６に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業方法は、上述した課題を解決するために、前記反射ミラーの反射点から施工対象箇所のレーザ光照射点までの距離が変化し、施工に必要なレーザ光のエネルギ密度が得られないとき、レーザ照射ヘッドに設けられた集光レンズと反射ミラーの距離を変化させ、必要なエネルギ密度を得て作業を進める方法である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るレーザ照射ヘッドおよびこの照射ヘッドを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置を原子炉内の狭隘部分に適用した例を示す模式図である。
【００３８】
図１において符号１０は、原子炉として例えば沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器を示し、この原子炉圧力容器１０内に円筒状のシュラウド１１、炉心支持板１２および上部格子板１３が収容されて炉心部１４が構成される。これらのシュラウド１１、炉心支持板１２および上部格子板１３は原子炉内構造物１５を構成する一方、炉心支持板１２の下方に多数の制御棒案内管１６が設置される。図１には制御棒案内管１６を１本だけ示している。なお、符号１７はジェットポンプである。
【００３９】
原子炉圧力容器１０内は、定期検査時等を利用して炉内構造物１５の点検・検査が行なわれる一方、次の原子炉運転に備えて所定量の燃料交換が行なわれる。定期検査は、原子炉圧力容器１０の上方に水を張った状態で行なわれる。この定期検査時等を利用して本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置２０が用いられる。
【００４０】
この予防保全・補修装置２０は、原子炉圧力容器１０内の狭隘部分をレーザ光を用いて水中環境下で予防保全や補修を行なうものである。原子炉圧力容器１０内には種々の狭隘部分が存在する。例えば、原子炉圧力容器１０内の円筒状のシュラウド１１と炉心支持板１２に挟まれたスリーブ状あるいはトーラス状間隙部分は、幅約３０mm、深さ４００mmの円筒状狭隘部２１となっている。シュラウド１１の縦溶接線の一部や横溶接線が上記円筒状狭隘部２１に対応する部分に位置している。
【００４１】
シュラウド１１はプレート状あるいはリング状シュラウド構成メンバ（上部胴、中間部胴、下部胴）を縦・横の溶接線に沿って溶接して一体化し、円筒状に構成したもので、シュラウド１１と炉心支持板１２の円筒状狭隘部２１にシュラウド中間部胴内側下半部分に存在する縦溶接線（Ｖ５内側溶接線）の一部やシュラウド中間部胴内側下端の水平溶接線（Ｈ６ａ内側溶接線）が位置される。シュラウド１１の各溶接線は原子炉運転中に熱的に厳しい環境下で使用されるため、長年の使用により劣化する恐れがある。この予防保全・補修装置２０は原子炉内構造物１５の狭隘部分の予防保全や補修を行なって、炉内構造物１５の施工困難な狭隘部２１の表層の応力改善、鋭敏化した金属組織の表面改質、溶接補修（メンテナンス）を効率よく、有効的に行なうものである。
【００４２】
原子炉内構造物の予防保全・補修装置２０は、図１に示すように、原子炉圧力容器１０の上方のオペレーションフロア２３に設置されたレーザ装置２４と、このレーザ装置２４から発振されたレーザ光Ｌを原子炉圧力容器１０内に導くレーザ導光手段２５と、導かれたレーザ光をレーザ照射ヘッド２６に案内するレーザ光伝送手段としてのレーザガイド関節走査手段２７とを備える。このレーザガイド関節走査手段２７はレーザ導光手段２５からのレーザ光Ｌをレーザ照射ヘッド２６に気中伝送させるレーザ光伝送手段を構成している。この伝送手段２７は水中環境下でレーザ光Ｌをレーザ照射ヘッド２６に導く水中環境下導光手段を構成している。
【００４３】
一方、予防保全・補修装置２０は図２に示すように、炉心部１４の上部格子板１３と炉心支持板１２との間に設置される細長い筒状あるいはボックス状の本体位置決め装置２９を備える。本体位置決め装置２９は旋回自在に設けられた筒状の本体ケース３０を備え、この本体ケース３０にレーザ照射ヘッド２６がヘッド進退機構３１により進退自在に収納される。レーザ照射ヘッド２６は本体ケース３０内に収納される格納位置と本体ケース３０の側開口から側方に突出する張出し位置との間を進退して移動自在に支持される。
【００４４】
また、レーザ照射ヘッド２６は偏平なフレーム枠あるいはプレート構造の照射ヘッド本体３２とこの照射ヘッド本体３２に昇降自在に支持された同じく細長くて偏平な昇降サポート機構としての昇降支持フレーム機構３３とを備え、この昇降支持フレーム機構３３の下端部付近にレーザ光Ｌを出射させる出射ミラーとしての反射ミラー（後述する）が備えられる。
【００４５】
ところで、例えば原子炉圧力容器１０の上方のオペレーションフロア２３上に設置されたレーザ装置２４は、図１に示すように、レーザ発振器３５とこのレーザ発振に必要な高電圧を供給するレーザ電源３６とを備える。さらに、オペレーションフロア２３上には予防保全・補修装置２０の作動制御や操作を行なう制御盤および操作盤３４が設けられる。
【００４６】
レーザ発振器３５から出力されたレーザ光Ｌは、レーザ導光手段である原子炉内上部導光装置２５により上部格子板１３付近まで導かれ、続いて本体位置決め装置２９の本体ケース３０内に伝送される。原子炉内上部導光装置２５は気中導光手段２５ａおよび水中導光手段２５ｂを略Ｌ字状に連結して気中伝送されるものである。水中導光手段２５ｂの下端部は上部格子板１３上に設置され、支持される。
【００４７】
本体位置決め装置２９は、図２に示すように、軸方向上部に円筒部材３８が本体ケース３０と軸方向一体に備えられる一方、軸方向下端部に本体ケース３０のケースフランジ３９が備えられ、このケースフランジ３９が制御棒案内管１６の頂部に旋回自在にサポートされる。本体ケース３０上部の円筒部材３８は上部格子板１３の格子部に対応して位置し、本体ケース３０の上部がクランプ装置４０により上部格子板１３に旋回可能にクランプされる。
【００４８】
クランプ装置４０は円筒部材３８を回転可能に覆うスリーブ状のクランプ筒４１と、上部格子板１３の格子壁に当接して停止可能なクランプパッド４２と、このクランプパッド４２をクランク筒４１に進退自在に支持するパッド進退支持機構４３と、このパッド進退支持機構４３を作動させるクランプ作動機構４４とを有する。クランプパッド４２は上部格子板１３の矩形の格子壁に対応して４箇所設けられる。
【００４９】
クランプ作動機構４４は、例えばエアシリンダであり、本体ケース３０内に設けられた固定導光パイプ４５に固定される。このエアシリンダの作動により作動ロッド４４ａが昇降し、クランプパッド４２を上部格子板１３の格子壁に押圧して係止させるクランプ位置と格子壁から後退した解放位置との間を進退自在に支持している。
【００５０】
また、クランプ装置４０に対応して本体ケース３０を旋回させる旋回装置４６が設けられ、この旋回装置４６は固定用導光パイプ４５に付設される。旋回装置４６は、例えば旋回用モータ４７を備え、このモータ駆動によりモータ出力軸を介して動力伝動手段４８により円筒部材３８を回転駆動させ、本体ケース３０を中心軸線廻りに旋回させるようになっている。固定導光パイプ４５の頂部側に吊りボルト４９が設けられ、この吊りボルト４９を利用して予防保全・補修装置２０の本体ケース３０が吊込み装置（図示せず）により吊り込まれ、設置されるようになっている。吊込み装置は、原子炉建屋内に付設される燃料交換機あるいは作業台車に取付けられる。
【００５１】
一方、本体ケース３０内には固定導光パイプ４５に昇降導光パイプ５０がテレスコピック状に設けられる。昇降導光パイプ５０は固定導光パイプ４５に昇降かつ旋回自在にテレスコピックに支持され、本体ケース３０と回転一体に保持される。上記昇降導光パイプ５０の下端部には細長い本体ベース５１が一体に連接される。上記昇降導光パイプ５０および本体ベース５１の昇降は、本体ケース３０の下部に設けられたベース昇降装置５３により行なわれる。
【００５２】
ベース昇降装置５３は本体ケース３０の下端部に固定された可逆回転可能な昇降用モータ５４と、この昇降用モータ５４の駆動により動力伝達手段を介して回転駆動される昇降用ボールネジとしてのスクリューシャフト５５と、このスクリューシャフト５５にねじ結合する昇降用ナット５６とを備える。昇降用ナット５６は昇降用本体ベース５１に固定され、昇降用モータ５３のモータ駆動により、昇降用ナット５６が昇降せしめられる。この昇降用ナット５６の昇降に追従して昇降用本体ベース５１および昇降導光パイプ５０が一体的に昇降せしめられる。
【００５３】
さらに昇降用本体ベース５１にヘッド張出し機構としてのヘッド進退機構３１を介してレーザ照射ヘッド２６が進退自在に支持される。ヘッド進退機構３１は例えば平行４節リンク機構５５とリンク作動機構５６とで構成される。平行４節リンク機構５５はレーザ照射ヘッド２６と本体ケース３０の昇降ベース５２との間に対向して一対設けられる。平行４節リンク機構５５はエアシリンダ等のリンク作動機構５６により作動せしめられ、シュラウド１１の内側壁に押圧される張出し位置と本体ケース３０の収納位置との間を進退自在に支持される。リンク作動機構５６は例えばエアシリンダで構成され、このエアシリンダ５６の一端を昇降ベース５２に、その他端側の作動ロッドを平行４節リンク機構５５の構成リンクの途中に、それぞれ回転可能にヒンジ連結することにより構成される。
【００５４】
レーザ照射ヘッド２６は図３に示すように、ヘッド進退機構３１である平行４節リンク機構５５にリンク結合された偏平な矩形枠体構造の照射ヘッド本体３２を有する。照射ヘッド本体３２は中央部にレーザ光導光パイプとしてのヘッド内導光部材５８を長手方向に備える一方、照射ヘッド本体３２は平行４節リンク機構５５の先端揺動リンクを備えている。照射ヘッド本体３２は揺動リンクを構成する対をなす外側フレーム６０と、この外側フレーム６０に耳軸回りに回転可能に支持された矩形の中間フレーム枠としての第１フレーム６１と、この第１フレーム６１の垂直軸廻りに回転可能に支持された内側フレーム枠としての矩形の第２フレーム６２とからフレーム組立体を構成している。
【００５５】
第１フレーム６１と第２フレーム６２は、図３および図４に示すように、直交２軸のジンバル機構を構成しており、平行４節リンク機構５５を作動させてレーザ照射ヘッド２６をシュラウド１１に押し付けたとき、内側フレームである第２フレーム６２の４隅部に設けられた押付部６３がシュラウド１１内側壁に安定的に当接して押圧し、レーザ照射ヘッド２６をシュラウド１１に安定的にかつ確実に設置できるようになっている。
【００５６】
予防保全・補修装置２０が斜めに設置されたときにも、レーザ照射ヘッド２６はジンバル機構６１，６２により水平軸、垂直軸廻りのずれを吸収して押付けることが可能になる。
【００５７】
照射ヘッド本体３２の内側フレームである第２フレーム６２には、中央にヘッド内導光部材５８が長手方向に取付けられており、第２フレーム６２の下方に昇降支持フレーム機構３３が昇降可能に配置されている。昇降支持フレーム機構３３も全体として偏平な矩形の枠体構造に構成され、フレーム昇降装置６５の作動により、ガイドレール６６に沿って安定的に昇降せしめられる。
【００５８】
フレーム昇降装置６５は第２フレーム６２と昇降支持フレーム機構３３との間に設けられる。具体的には、例えば、第２フレーム６２を補強する水平ブリッジフレーム６７に設けられた昇降用モータ６８と、この昇降用モータ６８にて回転駆動される出力シャフトとしてのスクリューシャフト６９と、このスクリューシャフト６９にねじ結合されるフレーム昇降ナット７０とを有する。フレーム昇降ナット７０は昇降支持フレーム機構３３に固定される。
【００５９】
フレーム昇降装置６５の作動により、昇降支持フレーム機構３３は両側に設けられたガイドシュー７１が第２フレーム６２のガイドレール６６に沿ってスライドして案内され、安定的にかつスムーズに昇降せしめられる。
【００６０】
レーザ照射ヘッド２６の昇降支持フレーム機構３３は上下にブリッジフレーム７２が設けられて補強される一方、上下のブリッジフレーム７２間にスライドフレーム７３が昇降自在に支持される。このスライドフレーム７３はレンズ移動調整装置７４により昇降支持フレーム機構３３の昇降フレーム７５に沿って昇降せしめられる。スライドフレーム７３は両側に昇降フレーム７５に沿って案内されるスライダ７６を備える一方、中央に集光レンズ７７を設置している。
【００６１】
レンズ移動調整装置７４は、スライドフレーム７３に設けられた集光レンズ７７と昇降支持フレーム機構３３下端部の反射ミラー７８との間の間隔を調整する距離調整手段として機能する。レンズ移動調整装置７４は昇降フレーム７５に固定された調整用昇降モータ８０と、このモータ８０により回転駆動される調整用スクリューシャフト８１と、このスクリューシャフト８１にねじ結合される調整用ナット８２とを備え、調整用ナット８２はスライドフレーム７３に取付けられる。
【００６２】
前記集光レンズ７７と反射ミラー７８はレーザ照射ヘッド２６の照射走査光学系７９を構成している。この照射走査光学系７９は、細長い偏平フレーム構造の昇降支持フレーム機構３３内に収納され、昇降支持フレーム機構３３とともに原子炉内構造物１５の円筒状狭隘部２１等の種々の狭隘部に自由に出し入れできるようになっている。照射走査光学系７９の集光レンズ７７と反射ミラー７８間の光路およびヘッド内導光部材５８から集光レンズ７７に至る光路は周囲環境に露出して空間伝送路を構成している。ヘッド内導光部材５８、集光レンズ７７、反射ミラー７８は各々独立してレーザ照射ヘッド２６に取付けられるようになっており、取付けの自由度を向上させることができる。
【００６３】
また、昇降支持フレーム機構３３の下端部中央に設けられた反射ミラー７８は、ミラー回転手段としての首振装置８４によりレーザ光Ｌの光軸廻りに首振り自在（回転自在）に支持される。首振装置８４は昇降フレーム７５のブリッジフレーム７２に設置された首振り用モータ８５と、このモータの回転駆動力を反射ミラー７８に伝達する動力伝動手段８６とを備える。動力伝動手段８７はモータ出力軸に固定されたドライブプーリ８７と、このドライブプーリ８７にタイミングベルト８８を介して作動連結するドリブンプーリ８９とを備え、このドリブンプーリ８９が昇降支持フレーム機構３３の下部ブリッジフレーム７２に回転可能に支持される。ドリブンプーリ８９は反射ミラー７８を支持する支持筒と一体あるいは一体的に形成される一方、ドライブプーリ８７より大径に形成され、反射ミラー７８の首振り角度を微調整できるようになっている。動力伝達手段８６はベルトプーリ機構に代えてギヤ機構で構成してもよい。
【００６４】
昇降支持フレーム機構３３の上部ブリッジフレーム７２の左右に首振装置８４のモータ８５とレンズ移動調整装置７４のモータ８０とを設置することにより、昇降支持フレーム機構３３の左右をヘッド内導光部材５８の両側で重量的にバランスさせることができる。レンズ移動調整用モータ８０を昇降支持フレーム機構３３側に設ける代りに、スライドフレーム７３側に設けてもよい。この場合には、調整用ナット８２は昇降支持フレーム機構３３側に設けられる。
【００６５】
また、昇降支持フレーム機構３３を昇降させるフレーム昇降装置６５のモータ６８を照射ヘッド本体３２側の第２フレーム６２に設ける代りに昇降支持フレーム機構３３側に設けてもよい。この場合には、昇降用ナット７０は第２フレーム６２側に設けられる。このフレーム昇降装置６５は集光レンズ７７と反射ミラー７８の相対距離を一定に保ったまま、レーザ光の光軸方向に集光レンズ７７および反射ミラー７８を移動させ得るようになっている。
【００６６】
さらに、レーザ照射ヘッド２６の昇降支持フレーム機構３３には、施工対象箇所に対するレーザ照射ヘッド２６の位置を計測するヘッド位置計測手段としての目視用カメラ９０を設け、この目視用カメラ９０でレーザ照射ヘッド２６の設置位置や溶接線、施工状態を遠隔地から目視確認できるようになっている。また、昇降支持フレーム機構３３には、施工対象箇所へのレーザ光照射状態を把握し、計測する複数箇、例えば３箇の超音波マイク９１が取付けられている。さらに、レーザ光照射点（溶接線）位置検出手段としてフェライトインジケータ９２が昇降支持フレーム機構３３に備えられ、このインジケータ９２により溶接線に対するレーザ照射ヘッド２６の位置を計測してレーザ照射ヘッド２６の位置合せを行なっており、位置を調整することができるようになっている。
【００６７】
次に、図５および図６を参照して原子炉圧力容器１０内に導かれたレーザ光Ｌをレーザ照射ヘッド２６に案内されるレーザ光伝送装置について説明する。
【００６８】
原子炉圧力容器１０内の上部格子板１３付近までレーザ導光手段２５により導かれたレーザ光Ｌは、予防保全・補修装置２０の本体ケース３０内に導かれる。具体的には、本体位置決め装置２９を構成する本体ケース３０の固定導光パイプ４５に導かれ、この固定導光パイプ４５から昇降導光パイプ５０に案内される。
【００６９】
昇降導光パイプ５０の下部には、レーザ光Ｌをクランク状に回転走査可能な第１クランク走査機構９５が設けられ、このクランク走査機構９５が上部回転関節走査機構を構成している。第１クランク走査機構９５は、図５に示すように対をなすクランクミラー９６，９７を有し、レーザ光をクランク状に走査させるようになっている。第１クランクミラー９６は昇降導光パイプ５０の下方固定の本体筒９８に傾斜して設置されたハーフミラーであり、昇降導光パイプ５０内を上方より案内されたレーザ光Ｌは、第１クランクミラー９６で９０度真横に反射される。この反射レーザ光Ｌは第２クランクミラー９７により再び９０度真横に反射されてクランク状に走査され、張出し導光パイプ９９内に導かれる。
【００７０】
第１クランク走査機構９５の本体筒９８は昇降導光パイプ５０と昇降用本体ベース５１とを一体に連結する連結手段を構成しており、上記本体筒９８の側方にエルボメンバ１００が上部回転関節１０１により旋回可能に支持される。このエルボメンバ１００には反射ミラーとしての第２クランクミラー９７が設けられる。上記エルボメンバ１００には張出し導光パイプが摺動関節１０２により伸縮スライド自在に支持される。張出し導光パイプ９９が回転してもレーザ光Ｌをその中心に向けて伝送させることができる。
【００７１】
一方、第１クランク走査機構９５の第１クランクミラー９６はハーフミラーとなっており、透過したレーザ光Ｌの一部は偏光素子１０３を通過して光軸ずれ検出手段としてのレトロリフレクタ１０４に入光される。レトロリフレクタ１０４はレーザ光Ｌが昇降導光パイプ５０の軸心を通っている間は中心に反射し、軸心からずれた場合は軸心に関してずれた方向と反対側に反射する光学素子である。このレトロリフレクタ１０４により、レーザ光Ｌの光軸が軸心からずれた場合でも、レトロリフレクタ１０４からの反射光を入射側（レーザ出力側）で検出することでレーザ光Ｌの光軸補正を行なうことができる。
【００７２】
また、昇降導光パイプ５０から第１クランク走査機構９５を通って張出し導光パイプ９９に案内されたレーザ光Ｌは、続いてこの張出し導光パイプ９９の他側に設けられた第２クランク走査機構１０６に導かれる。第２クランク走査機構１０６は、図６に示すように、対向する一対のクランクミラー１０７，１０８を備えてレーザ光Ｌをクランク状に走査させるようになっている。第１クランクミラー１０７は張出し導光パイプ９９の他側に斜設され、張出し導光パイプ９９内を通ってきたレーザ光Ｌを９０度真横に、例えば水平方向に反射させている。反射されたレーザ光Ｌは第２クランクミラー１０８により９０度下方に、例えば垂直方向に反射され、クランク状に走査される。
【００７３】
第２クランクミラー１０８を保持する保持筒１０９は下部水平回転関節１１０により第１クランクミラー１０７の保持筒１１１に軸線廻りに回転自在に支持される。
【００７４】
また、第２クランクミラー１０８の保持筒１１０には、ヘッド上部ハウジングとしての張出し筒１１２が下部垂直回転関節１１３により軸線廻りに回転自在に支持される。張出し筒１１２はレーザ照射ヘッド２６の照射ヘッド本体３２に取付ブラケット１１４を介して取付られ、照射ヘッド上部１１５を構成している。
【００７５】
張出し筒１１２の途中には図７に示すように、照射ヘッド上部ミラー１１６が斜設される。この上部ミラー１１６はハーフミラーで構成され、第２クランク走査機構１０６により張出し筒１１２内に案内されたレーザ光Ｌは、照射ヘッド上部ミラー１１６により９０度前方に反射され、シールガラス１１７を通過してレーザ照射ヘッド２６の筒状ヘッド内導光部材５８に導かれ、このヘッド内導光部材５８を気中伝送される。
【００７６】
また、照射ヘッド上部ミラー１１６はハーフミラーとなっており、レーザ光Ｌの一部は透過して偏光素子１１８に案内され、続いてこの偏光素子１１８を透過して光軸ずれ検出手段としてのレトロリフレクタ１１９に入光される。このレトロリフレクタ１１９は本体ケース３０側に格納されたレトロリフレクタ１０４（図５参照）と同様レーザ光Ｌの光軸ずれを検出し、補正する手段を構成している。
【００７７】
レトロリフレクタ１０４を設置することにより、張出し導光パイプ９９を通過する前に光軸補正されたレーザ光Ｌが第１および第２クランク走査機構９５，１０６を通過することで下流側で光軸ずれが生じた場合にも、軸心側へのレーザ光Ｌの補正が可能となる。
【００７８】
さらに、張出し筒１１２の光学素子であるシールガラス１１７からレーザ照射ヘッド２６のヘッド内導光部材５８に案内されたレーザ光Ｌは、このヘッド内導光部材５８内を気中伝送されて図３および図４に示すように、下端部から水中に放射され、集光レンズ７７を経て反射ミラー７８により円筒状狭隘部２１の施工対象箇所に照射し、シュラウド中間胴下部の施工対象箇所の予防保全・補修を行なうようになっている。この施工対象箇所へのレーザ光の照射により、溶接施工時に熱影響を受けて発生した残留引張応力を圧縮応力に変える応力改善を行なったり、この溶接線近傍の表層応力改善の他、鋭敏化した金属組織の表面改質、溶接補修を行なうことができる。
【００７９】
その際、レーザ照射ヘッド２６のヘッド内導光部材５８は照射ヘッド本体３２のジンバル機構を構成する第２フレーム６２に取付部材１２０で固定されているので、ヘッド内導光部材５８も水平軸および垂直軸廻りに動くことになる。しかし、第２フレーム６２と張出し筒１１２は取付ブラケット１１４で連結固定されているので、レーザ照射ヘッド２６はレーザ光受光部分がずれることがない。ヘッド内導光部材５８は上部に図示しないプリズムを、下部に図示しないシールガラス等の光学部材を取付けた導光管で構成されており、内部にレーザ光Ｌを気中伝送するようになっている。なお、符号１２１はヘッド内導光部材５８の位置調整機構である。
【００８０】
また、このとき、レーザ照射ヘッド２６の第２フレーム６２のジンバル機構による水平軸、垂直軸廻りの変位は、図２乃至図７に示された上部回転関節１０１、摺動関節部１０２、下部水平回転関節１１０および下部垂直回転関節１１３の回転（旋回）およびスライド動作により吸収されるので、レーザ光Ｌの光軸がずれることはない。
【００８１】
さらに、ヘッド内導光部材５８を透過したレーザ光Ｌは集光レンズ７７に集光され、反射ミラー７８により施工箇所に照射される。反射ミラー７８から施工対象箇所（レーザ照射点）までの距離が変化した場合でも、集光レンズ７７と反射ミラー７８との距離をレンズ移動調整装置７４で変化させることで、レーザ光Ｌの焦点を施工対象箇所に合せることができる。レーザ照射ヘッド２６の設置時等の位置ずれを調整し、施工可能なレーザ光Ｌのエネルギ密度を有効的に得ることができる。
【００８２】
このようにして、レーザ発振器３５から出力されたレーザ光Ｌは、導光手段である原子炉内導光装置２５により上部格子板１３付近に案内され、案内されたレーザ光Ｌは続いて予防保全・補修装置２０の本体ケース３０内に導かれる。
【００８３】
本体位置決め装置２９の本体ケース３０に導かれたレーザ光Ｌは、固定導光パイプ４５から昇降導光パイプ５０に案内され、さらに昇降導光パイプ５０から第１クランク走査機構９５を経て張出し導光パイプ９９に案内される。続いてこの張出し導光パイプ９９から第２クランク走査機構１０６を経てレーザ照射ヘッド２６のヘッド上部ハウジングである張出し筒１１２内に案内される。これらの固定導光パイプ４５、昇降導光パイプ５０、第１クランク走査機構９５、張出し導光パイプ９９、第２クランク機構１０６および張出し筒１１２により、原子炉圧力容器１０の上部格子板１３付近に案内されたレーザ光Ｌをレーザ照射ヘッド２６に導くレーザ光伝送手段としてのレーザガイド関節走査手段２７が構成される。
【００８４】
次に、原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業方法を説明する。
【００８５】
原子炉内構造物の予防保全・補修装置２０は、レーザ照射ヘッド２６を本体ケース３０に格納した状態で、図示しない天井クレーンや燃料交換機に付設された図示しない吊込み装置を利用して吊り降し、予防保全・補修装置２０の本体位置決め装置２９を、上部格子板１３の格子を通過させて制御棒案内管１６上に設置する。このとき、原子炉圧力容器１０内は水を張った状態に維持される。また、本体位置決め装置２９は、本体ケース３０内にレーザ照射ヘッド２６やレーザ光伝送手段を収納した状態で吊り降される。
【００８６】
予防保全・補修装置２０の本体位置決め装置２９を制御棒案内管１６上に設置した後、クランプ装置４０を作動させてクランプパッド４２を上部格子板１３の格子内４箇所に押し付け、本体位置決め装置２９を上部格子板１３と炉心支持板１２の間で固定させる。その後、旋回装置４７を駆動させて本体位置決め装置２９の本体ケース３０をその長手軸線廻りに旋回させてレーザ照射ヘッド２６を張り出す方向を定める。
【００８７】
続いて、ベース昇降装置５３を駆動させて本体ベース５１を昇降させ、レーザ照射ヘッド２６を上下に移動させ、レーザー施工を行なう位置を位置決めする一方、ヘッド進退機構３１を駆動させてレーザ照射ヘッド２６を本体ケース３０から張り出させ、レーザ照射ヘッド２６を原子炉内構造物１５であるシュラウド１１の内側壁に押し付け、固定させる。この固定はレーザ照射ヘッド２６に備えられたジンバル機構６１，６２により安定的に行なわれる。
【００８８】
レーザ照射ヘッド２６をシュラウド１１の内側壁に押圧し、固定した状態で、シュラウド１１と炉心支持板１２の円筒状狭隘部２１に、レーザ照射ヘッド２６の下端延長部を挿入する。具体的には、レーザ照射ヘッド２６の偏平フレーム構造の昇降支持フレーム機構３３を、図３に示すフレーム昇降装置６５を駆動させて照射ヘッド本体３２に対して下方にスライドさせて円筒状狭隘部２１に挿入する。
【００８９】
一方、原子炉圧力容器１０上方のオペレーションフロア２３上にレーザ装置２４を設置するとともに、レーザ装置２４から出力されるレーザ光Ｌを原子炉圧力容器１０内に気中伝送させるレーザ導光手段２５の下端部を上部格子板１３上に設置して予防保全・補修作業の準備が完了する。
【００９０】
その後、レーザ装置２４を作動させて原子炉内構造物１５の円筒状狭隘部２１の予防保全・補修作業を水中環境下にて行なう。
【００９１】
レーザ装置２４を作動させるとレーザ発振器３５からレーザ光Ｌが発振せしめられる。発振されたレーザ光Ｌはレーザ導光手段２５（気中導光手段２５ａおよび水中導光手段２５ｂ）を経て原子炉圧力容器１０内の上部格子板１３付近に案内され、続いて予防保全・補修装置２０の本体位置決め装置２９内に導かれる。
【００９２】
レーザ光Ｌは、本体位置決め装置２９の本体ケース３０上部の固定導光パイプ４５に案内されて昇降導光パイプ５０に導かれ、この昇降導光パイプ５０から第１クランク走査機構９５により張出し導光パイプ９９に気中伝送され、続いてこの導光パイプ９９から第２クランク走査機構１０６を経てレーザ照射ヘッド２６のヘッド上部ハウジングである張出し筒１１２に案内される。すなわち、レーザ導光手段２５により原子炉圧力容器１０内の上部格子板１３付近に案内されたレーザ光Ｌはレーザ光伝送手段であるレーザガイド関節走査手段２７によりレーザ照射ヘッド２６に気中伝送され、レーザ照射ヘッド２６のヘッド内導光部材５８に案内される。
【００９３】
レーザ照射ヘッド２６に導かれたレーザ光Ｌはヘッド内導光部材５８内を気中伝送されて下端から取り出され、図３に示された集光レンズ７７で集光され、反射ミラー７８により円筒状狭隘部２１の施工箇所に照射され、各種の施工を行なうことができる。
【００９４】
レーザ照射ヘッド２６からのレーザ光Ｌ照射は、図８（Ａ）および（Ｂ）に示す手順で行なわれる。このレーザ照射ヘッド２６によるレーザ光Ｌの照射手順を説明する。
【００９５】
図８（Ａ）は、原子炉内構造物１５の円筒状狭隘部２１に位置するシュラウド１１の縦溶接線（Ｖ５縦溶接線）１２３を例にとり、熱影響部の右側に照射したレーザ光Ｌの軌跡を示したものである。
【００９６】
レーザ光Ｌは反射ミラー７８の反射点０から斜め下方に図４に示すように照射され、シュラウド１１内側壁のレーザ照射点Ａに到達する。このレーザ照射状態でレンズ移動調整装置７４を駆動させて集光レンズ７７と反射ミラー７８間の距離を調整し、この調整後、集光レンズ７７と反射ミラー７８の相対距離を保ったまま、フレーム昇降装置６５を作動させて昇降支持フレーム機構３３を下降（昇降）スライドさせる。この昇降支持フレーム機構３３の下降スライドによりレーザ照射点Ａを点Ｂまで移動させる。
【００９７】
この場合、昇降支持フレーム機構３３のスライド移動は、ヘッド内導光部材５８の軸方向に行なわれるので、レーザ光Ｌは集光レンズ７７までの光軸と平行にスキャンされ、集光レンズ７７から反射ミラー７８を経由したレーザ照射点までの光路長はスキャン中一定となる。したがって、反射ミラー７８をレーザ光軸と直角な軸廻りに回転させる場合と異なり、レーザ光Ｌの照射エネルギ密度が均一化し、施工品質を向上させることができる。
【００９８】
１スパンＳ分のレーザ光走査が終了したら、首振装置８４を駆動させて１ピッチＰ分だけ移動させる。具体的には首振り用モータ８５により反射ミラー７８を回転させ、１ピッチＰ分だけ、レーザ照射点を右方向に移動させる。その後、フレーム昇降装置６５を作動させて１スパンＳ分だけ上方に昇降支持フレーム機構３３をスライド移動させ、以後、順次これらの操作を繰り返す。そのときのレーザ光Ｌによる照射軌跡１２４は図８（Ａ）に示すようにジグザグ状に走査された軌跡をたどる。
【００９９】
反射ミラー７８を首振装置８４の作動で順次回転させていくと、反射ミラー７８の反射点０からレーザ照射点までの距離が変化していくが、この距離変化によりレーザ照射点において、レーザ光Ｌの焦点が合わず、施工可能なレーザエネルギ密度が得られなくなった場合には、レンズ移動調整装置７４を作動させて集光レンズ７７と反射ミラー７８の距離を調整することで、レーザ光Ｌの焦点を施工点（レーザ照射点）に合わせることができる。
【０１００】
ところで、本実施形態に示された予防保全・補修装置２０において、レーザ照射ヘッド２６は図７に示すように、張出し筒１１２のシールガラス１１７からヘッド内導光部材５８までの光路と、ヘッド内導光部材５８から集光レンズ７７までの光路、さらに、集光レンズ７７から反射ミラー７８までの光路を周囲環境に露出させ、レーザ光Ｌを直接水中伝送させている。これらのレーザ光Ｌの導光に気中光伝送用の導光管を使用しないので、ヘッド内導光部材５８と集光レンズ７７と反射ミラー７８をレーザ照射ヘッド２６に個別に各々取付けることができ、取付自由度が向上し、レーザ光Ｌの光軸調整が容易となる。
【０１０１】
また、集光レンズ７７と反射ミラー７８の相対距離をレンズ移動調整装置７４で容易に移動調整させることができる一方、集光レンズ７７と反射ミラー７８の相対距離を保ったまま、フレーム昇降機構６５で昇降させることができる。これらの集光レンズ７７と反射ミラー７８の相対距離調整や、相対距離を保ったままの昇降に、両者を液密シールの導光管で接続させる必要がないので、導光管の肉厚分を導光面積としてレーザ光導光に利用でき、反射ミラー７８までの導光時の信頼性を向上させることができる。
【０１０２】
以上に述べたレーザ照射ヘッド２６によるレーザ光Ｌの照射手順は、レーザ照射ヘッド２６を一ケ所に押付けて固定したときのレーザ光照射手順を開示したものであり、以後このレーザ光照射手順を縦溶接線（Ｖ５内側溶接線）１２３に対してレーザ照射ヘッド２６の設置位置を上下、左右に変えて行なう。
【０１０３】
レーザ照射ヘッド２６の設置位置を変えるには、図２に示されたヘッド進退機構３１の張出し力をリンク作動機構５６のエアシリンダを作動させて低下させ、その後、ベース昇降装置５３および旋回装置４７を作動させ、レーザ照射ヘッド２６を移動させることにより行なう。
【０１０４】
円筒状狭隘部２１の水平溶接線（Ｈ６ａ内側溶接線）をレーザ照射ヘッド２６の設置位置を種々変えてレーザ光照射することにより、同様に施工することができる。
【０１０５】
この予防保全・補修装置２０においては、原子炉内構造物１５であるシュラウド胴内壁の溶接線のうち、施工困難なシュラウド中間部胴と炉心支持板１２に挟まれた円筒状狭隘部２１の箇所でも、レーザ光を用いた溶接線近傍の表層の応力改善や鋭敏化した金属組織の表面改質、溶接補修作業を遠隔にて自動的に行うことが可能になる。
【０１０６】
また、図３に示すようにレーザ照射ヘッド２６に取付けた目視用カメラ９０により施工位置や施工状態を監視、記録することが可能であり、施工品質を向上することができる。さらに、レーザ照射ヘッド２６内に取付けた超音波マイク９１によりレーザ照射点Ｂから発生伝播した超音波を検出し、レーザ照射ヘッド２６に対する相対的なレーザ照射点Ｂの位置が計測できるので施工位置の信頼性を向上させることができる。
【０１０７】
次に、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の変形例について説明する。
【０１０８】
予防保全・補修装置２０の一実施形態では、図２に示すように、本体位置決め装置２９を構成する本体ケース３０内の固定導光パイプ４５、昇降導光パイプ５０および張出し導光パイプ９９等気中導光部材を備えた気中伝送のレーザガイド関節走査手段２７より、レーザ光Ｌをレーザ照射ヘッド２６に導く例を説明したが、この気中導光部材に代わり、光伝送損失の小さい可撓性の光ファイバを用いてレーザ照射ヘッド２６までレーザ光Ｌを導光させてもよい。光ファイバをレーザ導光手段として用いることにより、各導光パイプを省略でき、予防保全・補修装置２０内部の光伝送機構の構成を簡素化する一方、気中導光時の反射ミラーの取付けずれや部材の変形等に起因する光軸のずれを考慮せずに済む。その結果予防保全・補修装置２０の信頼性が向上し、さらに施工品質を向上させることができる。
【０１０９】
また、予防保全・補修装置２０には気中伝送のヘッド内導光部材５８を備えた例を説明したが、ヘッド内導光部材５８を透明度の高い棒状石英ガラスで構成してもよい。ヘッド内導光部材５８を石英ガラス製とすることにより、石英ガラスの取付け位置がずれてしまってもレーザ照射ヘッド２６上部で受光したレーザ光Ｌを石英ガラスの側面で反射し導光することができるので必ず集光レンズ７７に導くことが可能になる。その結果、予防保全・補修装置２０の信頼性が向上し、さらに施工品質を向上させることができる。
【０１１０】
さらに、ヘッド内導光部材５８を光伝送損失の小さい光ファイバで構成してもよい。ヘッド内導光部材５８を光ファイバで構成することにより、レーザ照射ヘッド２６の上部で受光したレーザ光Ｌを確実に導光することができるので必ず集光レンズ７７に導くことが可能になる。その結果予防保全・補修装置２０の信頼性が向上し、さらに施工品質を向上させることができる。
【０１１１】
さらにまた、レーザ照射ヘッド２６には、照射ヘッド本体３２に偏平フレーム構造の昇降支持フレーム機構３３を昇降自在に設け、この昇降支持フレーム機構３３に図３に示すようにレンズ移動調整装置７４を設けて集光レンズ７７を移動調節自在とした例を示したが、このレンズ移動調整装置７４に代えて集光レンズ７７と反射ミラー（出射ミラー）７８の間の相対間隔を調整できる間隔調整装置であればよい。この間隔調整装置は、反射ミラー７８側を移動調整できるものであってもよい。
【０１１２】
また、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置においては、レーザ照射ヘッドを照射ヘッド本体とこの照射ヘッド本体にスライド昇降自在な昇降支持フレーム機構で構成し、昇降支持フレーム機構を細長い偏平フレーム構造に形成して原子炉内構造物の円筒状狭隘部に出し入れ自在とした例を示したが、昇降支持フレーム機構は、炉内構造物の狭隘部に出し入れできるものであれば、偏平フレーム構造に限定されず、細長いボックス構造であっても、細長い筒状構造あるいは他の形状であってもよい。
【０１１３】
さらに、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、沸騰水型原子炉内の炉内構造物だけでなく、加圧水型原子炉の炉内構造物の予防保全・補修を行なうことができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明に係るレーザ照射ヘッドは、照射ヘッド本体に備えられるヘッド内導光部材とこの導光部材からのレーザ光を集光させる集光レンズと集光されたレーザ光を施工対象箇所に照射する反射ミラーとを狭隘な隙間に出し入れ可能に設けたので、原子炉内構造物の狭隘部、例えばシュラウドと炉心支持板の円筒状狭隘部に集光レンズおよび反射ミラーを自由に出し入れでき、施工困難な狭隘部であってもレーザ光を用いて予防保全・補修作業を効率よく、スムーズに行なうことができる。
【０１１５】
また、レーザ照射ヘッドは、照射ヘッド本体に偏平で細長い昇降サポート機構をフレーム昇降装置でスライド昇降自在に設けたので、昇降サポート機構に取付けられた集光レンズおよび反射ミラーの相対距離を保ってレーザ光の光軸に沿って昇降移動させることができ、レーザ光照射による予防保全・補修作業を能率よく円滑に行なうことができる。
【０１１６】
さらに、レーザ照射ヘッドは反射ミラーを回転させるミラー回転手段と反射ミラーと集光レンズの相対距離を移動調整させる距離調整手段を備えたので、集光レンズと反射ミラー間の距離を調整して施工対象箇所にレーザ光の焦点が合うように容易に調整できる一方、反射ミラーをミラー回転手段で回転させることにより、施工対象箇所でのレーザ光照射点を振って移動させ得るので、レーザ光照射による予防保全・補修作業を一層効率よくスムーズに行なうことができる。
【０１１７】
レーザ照射ヘッドは筒状のヘッド内導光部材を備え、このヘッド内導光部材内にレーザ光を気中伝送させて集光レンズに導くように照射ヘッド本体に取付けられたから、ヘッド内導光部材を集光レンズや反射ミラーから独立して取付けることができて取付構造が簡素化される一方、ヘッド内導光部材や集光レンズ、反射ミラーの部品交換、メンテナンスを容易に行なうことができ、その結果レーザ照射ヘッドの信頼性を向上することができる。
【０１１８】
さらに、レーザ照射ヘッドはヘッド内導光部材を石英ガラスで構成することにより、レーザ照射ヘッド内の取付け位置がずれた場合でも、受光したレーザ光を石英ガラスの側面で反射し導光することができるので必ず集光レンズに導くことが可能になり、また、光ファイバで構成することにより、受光したレーザ光を確実に導光し集光レンズに導くことが可能になり、その結果レーザ照射ヘッドの信頼性が向上し、さらに施工品質を向上させることができる。
【０１１９】
さらにまた、レーザ照射ヘッドは、照射ヘッド本体に直交する二軸廻りに回転可能なジンバル機構を備え、このジンバル機構の内側フレームにヘッド内導光部材を取付けたので、原子炉内構造物の設置面の凹凸を吸収してレーザ照射ヘッドを安定的に設置し、ヘッド内導光部材を安定的に支持させることができる。
【０１２０】
また、レーザ照射ヘッドは、ヘッド内導光部材から集光レンズに至る光路および集光レンズから反射ミラーに至る光路を周囲環境に露出させ、空間伝送路を構成したので、ヘッド内導光部材、集光レンズおよび反射ミラーをレーザ照射ヘッドに独立させて設置でき、各光路に固定導光パイプを用いる必要がないのでレーザ光の導光断面積を広くとることができて、導光の信頼性が向上し施工品質を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、レーザ照射ヘッドは昇降サポート機構あるいは照射ヘッド本体にヘッド位置計測手段を設けてレーザ照射ヘッドの位置を計測したので、施工対象に対する照射ヘッドの位置を計測してレーザ照射ヘッドの位置合わせを行なったり、レーザ照射ヘッドの位置調整が可能になり、施工品質を向上させることができる。
【０１２２】
さらにまた、レーザ照射ヘッドは昇降サポート機構にレーザ光照射点位置計測手段を設け、この計測手段でレーザ光照射点位置を検出したので、施工位置の計測、記録を行なうことが可能になって施工品質の向上に寄与することができる。
【０１２３】
また、レーザ光照射ヘッドは、昇降サポート機構にレーザ光照射状態を把握する手段を設けたので、レーザ光の照射状態把握手段により、施工状態の監視、記録を行なうことが可能になり、施工品質を向上させることができる。
【０１２４】
一方、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置においては、原子炉炉心部に設置される本体位置決め装置と、この本体位置決め装置に収納されたレーザ照射ヘッドを施工対象箇所付近に張り出させるヘッド進退機構と、原子炉内に導かれたレーザ光をレーザ照射ヘッドに導くレーザ光伝送手段とを備えたので、この原子炉内構造物の予防保全・補修装置により予防保全・補修作業を遠隔操作で行なうことが可能になり、作業効率を向上させ省力化することができる。
【０１２５】
また、原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、請求項１乃至１０に記載のレーザ照射ヘッドを備えているので、原子炉内構造物の狭隘部、例えばシュラウド内壁と炉心支持板に挟まれた円筒状の狭隘な隙間内でレーザ光を照射して各種の作業を遠隔で行なうことが可能になるので、作業効率を向上させ省力化することができる。
【０１２６】
さらに、原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、本体位置決め装置の細長い本体ケース内にレーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段を出し入れ可能に収納させ、収納状態で本体位置決め装置を上部格子板の格子を通して吊り込むようにしたので、本体位置決め装置を上部格子板を通して吊り降ろし、制御棒案内管上に安定的にスムーズに設置させることができる。
【０１２７】
また、原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、本体位置決め装置の上部を上部格子板に固定させるクランプ装置と、本体ケースに収納されたレーザ照射ヘッドの張出し方向を定める旋回装置と、レーザ照射ヘッドおよびレーザ光伝送手段を施工対象部へ張り出させるヘッド進退機構と、ヘッド進退機構を支持する本体ベースを本体ケース内で昇降させるベース昇降装置とを備えたので、レーザ照射ヘッドの移動、位置決め作業を、簡素な本体位置決め装置により、遠隔で行なうことが可能になるので、作業効率を向上させ省力化することができる。
【０１２８】
さらに、レーザ光伝送手段は、水中環境下でレーザ光をレーザ照射ヘッドに気中伝送させる伝送路を構成し、導光パイプと、この導光パイプに連結された回転・伸縮自在な張出し導光パイプと、この張出し導光パイプに回転自在に連結された張出し筒とを備え、この張出し筒からレーザ照射ヘッドのヘッド内導光部材に導くようにしたので、原子炉内で受光したレーザ光を気中で伝送することが可能になり、伝送損失を低減させることができる。
【０１２９】
さらにまた、レーザ光伝送手段は、光ファイバで構成したので、光伝送損失を少なくして光伝送効率を向上させることができる。
【０１３０】
一方、本発明に係る原子炉内予防保全・補修作業システムは、炉内構造物にレーザ光を照射して予防保全・補修を行なう原子炉内構造物の予防保全・補修装置と、原子炉上方のオペレーションフロア上に設置された予防保全・補修装置の制御盤および操作盤と、上記予防保全・補修装置の移動および設置を行なうために、燃料交換機または作業台車に取付けられた吊込み装置とを備え、レーザ装置から出力されたレーザ光をレーザ導光手段を介して予防保全・補修装置のレーザ照射ヘッドに導いて施工するように構成したので、原子炉内構造物の狭隘部、例えばシュラウド内壁と炉心支持板に挟まれた円筒状の狭隘な隙間内にレーザ光を照射して行なう各種の作業を遠隔で行なうことが可能となり、作業効率を向上させ省力化を図ることができる。
【０１３１】
さらに、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置は、レーザ装置からのレーザ光をレーザ光伝送手段を介してレーザ照射ヘッドに導き、このレーザ照射ヘッドから施工対象箇所にレーザ光を照射して施工をする作業方法において、反射ミラーの反射点から施工対象箇所のレーザ光照射点までの距離が変化し、溶接施工に必要なレーザ光のエネルギ密度が得られないとき、レーザ照射ヘッドに設けられた集光レンズと反射ミラーの距離を変化させて必要なエネルギ密度を得て作業を進める作業方法であるために、レーザ光のエネルギ密度が均一化し施工品質を向上することができる。
【０１３２】
また、本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の作業方法は、レーザ照射ヘッドから原子炉内構造物に照射して施工対象箇所の予防保全・補修を行なう作業方法において、レーザ照射ヘッドに備えられた集光レンズと反射ミラーの相対距離を保持したまま、上記集光レンズおよび反射ミラーを移動手段でレーザ光の光軸方向に移動させてレーザ光を走査する作業方法であるために、レーザ光の光軸と平行な面に照射する場合に、反射ミラー自身を光軸と直角な軸まわりに回転させる場合と異なり、レーザ光反射点からレーザ光照射点までの距離が一定に保たれるのでレーザ光のエネルギ密度が均一化し施工品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ照射ヘッドおよびこの照射ヘッドを備えた原子炉内構造物の予防保全・補修装置を原子炉内に設置した状態を示す模式図。
【図２】本発明に係る原子炉内構造物の予防保全・補修装置の一実施形態を示す側面図。
【図３】図２の予防保全・補修装置に備えられるレーザ照射ヘッドの正面図。
【図４】図３のレーザ照射ヘッドの外側フレームを取外して示す簡略的な側面図。
【図５】図２の予防保全・補修装置に備えられる本体位置決め装置の上部回転関節部分を示す断面図。
【図６】レーザ照射ヘッドの上方に設置される下部回転関節部分を示す図。
【図７】レーザ照射ヘッドの照射ヘッド上部を示す一部側断面図。
【図８】（Ａ）はシュラウドの縦溶接線右側部分におけるレーザ光の軌跡を示す図、（Ｂ）はシュラウドの縦溶接線右側部分におけるレーザ光の照射状態を模式的に示す平面図。
【図９】従来の原子炉内構造物の予防保全・補修装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１０  原子炉圧力容器
１１  シュラウド
１２  炉心支持板
１３  上部格子板
１４  炉心部
１５  原子炉内構造物
１６  制御棒案内管
２０  予防保全・補修装置
２１  狭隘部
２３  オペレーションフロア
２４  レーザ装置
２５  導光手段（原子炉内上部導光装置）
２５ａ  気中導光手段
２５ｂ  水中導光手段
２６  レーザ照射ヘッド
２７  レーザガイド関節走査手段（レーザ光伝送手段、水中環境下導光手段）
２９  本体位置決め装置
３０  本体ケース
３１  ヘッド進退機構
３２  照射ヘッド本体
３３  昇降支持フレーム機構
３５  レーザ発振器
３６  レーザ電源
３８  円筒部材
３９  ケースフランジ
４０  クランプ装置
４１  クランプ筒
４２  クランプパッド
４３  パッド進退支持機構
４４  クランプ作動機構
４５  固定導光パイプ
４６  旋回装置
４７  旋回用モータ
４８  動力伝達手段
４９  吊りボルト
５０  昇降導光パイプ
５１  本体ベース
５３  ベース昇降装置
５５  平行４節リンク機構
５６  リンク作動機構（エアシリンダ）
５８  ヘッド内導光部材
６０  外側フレーム
６１  第１フレーム（中間フレーム）
６２  第２フレーム（内側フレーム）
６３  押付部
６５  フレーム昇降装置（移動手段）
６６  ガイドレール
６７  水平ブリッジフレーム
６８  昇降用モータ
６９  スクリューシャフト
７０  フレーム昇降ナット
７１  ガイドシュー
７２  ブリッジフレーム
７３  スライドフレーム
７４  レンズ移動調整装置（距離調整手段）
７５  昇降フレーム
７６  スライダ
７７  集光レンズ
７８  反射ミラー
７９  照射走査光学系
８０  調整用昇降モータ
８１  スクリューシャフト
８２  調整用ナット
８４  首振装置（ミラー回転手段）
８５  首振り用モータ
８６  動力伝動手段
８７  ドライブプーリ
８８  タイミングベルト
８９  ドリブンプーリ
９０  目視用カメラ（ヘッド位置計測手段）
９１  超音波マイク（レーザ照射状態把握手段）
９２  フェライトインジケータ（溶接線位置検出手段）（レーザ光照射点位置計測手段）
９５  第１クランク走査機構（上部回転関節走査機構）
９６  第１クランクミラー
９７  第２クランクミラー
９８  本体筒
９９  張出し導光パイプ
１００  エルボメンバー
１０１  上部回転関節
１０２  摺動関節
１０３  偏光素子
１０４  レトロリフレクタ（光軸ずれ検出手段、光学素子）
１０６  第２クランク走査機構
１０７  第１クランクミラー
１０８  第２クランクミラー
１１０  下部水平回転関節
１１１  保持筒
１１２  張出し筒（ヘッド上部ハウジング）
１１３  下部垂直回転関節
１１４  取付ブラケット
１１５  照射ヘッド上部
１１６  照射ヘッド上部ミラー
１１７  シールガラス
１１８  偏光素子
１１９  レトロリフレクタ
１２０  取付部材
１２１  位置調整機構
１２３  縦溶接線
１２４  熱影響部
【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】
0003834437.tif 000006
【図６】
0003834437.tif 000007
【図７】
0003834437.tif 000008
【図８】
0003834437.tif 000009
【図９】
0003834437.tif 000010