作業システムおよび作業方法
【課題】沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業を容易に行えるようにする。
【解決手段】作業システムに、ベース２４と、ベース２４を水平に対して傾斜させる第１ロータリシリンダ２７と、ベース２４を上下に移動させる伸縮ガイド１９と、アーム２０と、アーム２０を回動させる回転ローラ２５と、アーム２０に取り付けられた検査プローブ２３とを備える。アーム２０は、リンク２２で結合された複数の部分からなる。アーム２０は、隣り合う部分を結合するエアシリンダ２１の伸縮により、その形状が変化する。
【解決手段】作業システムに、ベース２４と、ベース２４を水平に対して傾斜させる第１ロータリシリンダ２７と、ベース２４を上下に移動させる伸縮ガイド１９と、アーム２０と、アーム２０を回動させる回転ローラ２５と、アーム２０に取り付けられた検査プローブ２３とを備える。アーム２０は、リンク２２で結合された複数の部分からなる。アーム２０は、隣り合う部分を結合するエアシリンダ２１の伸縮により、その形状が変化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部などの管状の作業対象に対して洗浄、点検、検査予防保全、補修など所定の作業を行う作業システムおよび作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器の内部に炉心を収めている。この炉心は、シュラウドと呼ばれる円筒で囲まれている。あるタイプの沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器とシュラウドとの間には、主要構造物の一つであるジェットポンプが設置されている。
【０００３】
ジェットポンプには、インレットミキサを介してディフューザが接続されている。ディフューザには、ライザー管が接続されている。このライザー管には、原子炉圧力容器を貫通する配管のエルボが溶接により接続されている。ライザー管を原子炉圧力容器に固定されたライザーブレースによって支持することにより、ジェットポンプは原子炉圧力容器に固定されている。
【０００４】
ライザー管は、エルボと溶接により接合されている。定期的に、原子炉内水中において、この溶接線の点検・検査が行われる。この溶接線の点検、検査作業は、作業工期短縮、コスト削減のために燃料交換中に並行して行うことが求められている。そこで、作業時間、検査範囲、およびコストの優位性を供えたシステムが必要である。
【０００５】
沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などでは、原子炉圧力容器とシュラウドとの間を上方からアクセスして、検査などを行う必要がある。また、このような場所では、ライザー管とジェットポンプとが隣接して設けられており、狭隘な領域での作業が必要である。沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などを行う検査装置などを検査対象位置まで移動させることは容易ではない。
【０００６】
このような狭隘な領域内の検査対象まで検査装置を移動させる方法として、たとえば原子炉上部に設置された燃料交換機より専用の吊り具と操作ポールによりビーム、エルボおよびインレットミキサを取り外した後に、検査装置を移動させる方法がある。検査装置の移動は、たとえば燃料交換機の補助ホイストのワイヤーロープを用いる方法がある。
【０００７】
また、原子炉圧力容器とシュラウドとの間の領域の構造物を取り外さずに、検査装置を検査対象まで移動させる場合には、検査装置をライザーブレースと原子炉圧力容器との間の狭い隙間などを通過させる必要がある。そこで、たとえば、燃料交換機から操作ポールを連結しながら検査装置を吊り下げ、検査装置本体を鉛直にした姿勢で狭い隙間を通過させ、検査時にはその姿勢を水平に戻す方法がある。
【０００８】
このように検査装置を燃料交換機などから直接位置決めする方法の他に、検査装置の位置決めにガイド機構を用いる方法もある。たとえば燃料交換機より検査装置本体を吊り下げジェットポンプのライザーブレースの薄板に保持部を固定し、ライザーブレースの薄板を通過させたスキャナ部をライザー管に位置決めする。また、燃料交換機より検査ヘッドが取り付けられたアクセス装置とアクセス装置の操作用ロープと補助ツールとを同時に吊り下げ、補助ツールをシュラウド上部に固定し、操作用ロープを補助ツールで操作しながらアクセス装置をライザー管に位置決めする方法がある。あるいは、燃料交換機よりアクセス装置吊り具と操作ポールを連結したアクセス装置旋回補助装置とを同時に吊り下げ、アクセス装置旋回補助装置をシュラウド上部に固定し、アクセス装置旋回補助装置のワイヤガイドが付いたアームを操作してアクセス装置をライザー管に位置決めする方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−７５０８０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原子炉内の主要構造物の配管であるジェットポンプのライザー管の溶接線の点検や検査または補修は、点検、検査補修用のアクセス装置を燃料交換機や作業台車上から作業員が操作し、対象溶接線への位置決めや動作状況の監視などを作業員が直接確認しながら進めているために、作業時間がばらつくと共に遅延を招きやすい状況であった。
【００１１】
さらに、作業工期短縮、コスト削減のためにジェットポンプの点検、検査を燃料交換中に並行して行うことが求められており、作業時間が短いこと、検査範囲が広いこと、およびコストが低いことが点検、検査を行う作業システムに必要である。
【００１２】
このようなジェットポンプのライザー管の点検や検査または補修を遠隔／自動で行う手法として、移動や位置決めにワイヤーロープや操作ポールを用いる方法がある。原子炉上部の燃料交換機や作業台車からワイヤーロープや操作ポールを用いる方法では、点検、検査中も常に燃料交換機や作業台車が必須であり燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。さらに、ジェットポンプを分解した後に、検査装置を吊り込む方法では、ジェットポンプの分解、再組み立てが発生し多くの作業時間が必要と考えられる。
【００１３】
また、検査／補修装置の位置決めに、炉内構造物であるジェットポンプやシュラウド上部などを利用したガイド機構を用いる方法がある。このガイド機構を用いる方法では、検査／補修装置の遠隔の位置決めの効果はあるが、検査／補修装置の検査／補修部位の移動毎に燃料交換機や作業台車が必須であり燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。
【００１４】
さらに、このような沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などを行う場合には、検査装置などをライザーブレースの隙間などの狭隘な領域を通過させる必要がある。
【００１５】
そこで、本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業を容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、本発明は、管状の作業対象に対して所定の作業を行う作業システムにおいて、ベースと、前記ベースを水平に対して傾斜させる傾斜手段と、前記ベースを上下に移動させる昇降手段と、前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びるアームと、前記アームを回動させる回転手段と、前記アームに取り付けられた作業手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、管状の作業対象に対してベースと前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びて回動可能なアームと前記アームに取り付けられた作業手段を備えた作業システムで所定の作業を行う作業方法において、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第１工程と、前記第１工程の後に、前記ベースを前記作業対象に向かって下降させる第２工程と、前記第２工程の後に、前記ベースの姿勢を水平に戻し、前記アームを回動させながら前記作業手段によって前記作業対象に対して作業を行う第３工程と、前記第３工程の後に、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第４工程と、前記第４工程の後に、前記ベースを上昇させる第５工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態の正面図である。
【図２】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における補修検査装置の側面図である。
【図３】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態を用いた作業中における原子炉圧力容器内の立断面図である。
【図４】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【図５】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態の伸縮ガイドが伸びた状態を示す側面図である。
【図６】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における検査補修装置のライザーブレース通過時の正面図である。
【図７】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置が最も下降した位置における正面図である。
【図８】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図９】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図１０】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図１１】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における作業対象である原子炉の一部を切り出した斜視図である。
【図１２】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【図１３】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置を下降させる際の姿勢を示す正面図である。
【図１４】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す上面図である。
【図１５】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置の検査中の状態を示す側面図である。
【図１７】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す正面図である。
【図１８】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【図１９】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による水平面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係る作業システムの第３の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【図２１】本発明に係る作業システムの第４の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る作業システムの実施形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１１は、本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における作業対象である原子炉の一部を切り出した斜視図である。
【００２２】
原子炉を収める原子炉圧力容器１の内部には、円筒状のシュラウド２が設けられている。シュラウド２の外面と原子炉圧力容器１の内面との間には、ジェットポンプ３が配置されている。ジェットポンプ３には、インレットミキサ５を介してディフューザ８が接続されている。ディフューザ８には、ライザー管４が接続されている。
【００２３】
ライザー管４は、鉛直上方に延び、上端において下方に折れ曲がっている。ライザー管４の鉛直に延びる部分は、ライザーブレース９によって原子炉圧力容器１に固定されている。ライザーブレース９は、ライザー管４よりも少し広い間隔をあけて原子炉圧力容器１の内面からシュラウド２の外面に向かって延びる板と、この板の先端をつなぐ板とで構成されている。ライザー管４は、原子炉圧力容器１の内面とライザーブレース９とで形成された空間を通過している。
【００２４】
ライザー管４は、原子炉圧力容器１を貫通するエルボ４ａと溶接により接続されている。本実施の形態の作業システムは、ライザー管４とエルボ４ａとの溶接部を作業対象とし、この溶接部の溶接線４９の検査を行う。
【００２５】
図１は、本実施の形態の作業システムの正面図である。図２は、本実施の形態の作業システムを用いた作業中における補修検査装置の側面図である。なお、図２には、補修検査装置の姿勢が変化した状態を破線で示した。
【００２６】
この作業システムは、検査補修装置１４を有している。検査補修装置１４は、ベース２４と、第１ロータリシリンダ２７と、第２ロータリシリンダ２８と、２組の回転ローラ２５およびガイドローラ２６と、アーム２０とを有している。ベース２４は、鉛直方向に延びる伸縮ガイド１９によって吊り下げられている。ベース２４は、たとえば上面が水平で、下面が円弧を描くものである。
【００２７】
アーム２０は、複数の部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに分割されている。アーム２０のそれぞれの部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、円弧状に形成されている。
【００２８】
アーム２０のそれぞれ部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、隣り合う部分とリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで結合されている。また、アーム２０のそれぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに対応して、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが設けられている。アーム２０の１つの部分２０ｆには、円弧の中心に向かう検査面を持つ検査プローブ２３が固定されている。
【００２９】
それぞれのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、たとえば圧縮空気を供給されて伸縮する。たとえば、圧縮空気の供給が遮断された場合、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、伸縮自在となることが好ましい。また、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、電力などの他の駆動力を供給されて伸縮するものであってもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、伸縮自在となることが好ましい。
【００３０】
エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの伸縮によって、それぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅでのアーム２０のそれぞれの部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの結合角度は変化する。それぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅでの結合角度の変化によって、アーム２０の全体の形状は、変化可能である。
【００３１】
エルボ４ａの検査の際には、アーム２０は、全体としては、エルボ４ａのライザー管４との接合部分の外面に沿った閉じた円形となる。この際、検査プローブ２３は、エルボ４ａの外面に押しつけられる。検査プローブ２３は、たとえば超音波検査装置であって、押しつけられたエルボ４ａの溶接線４９の健全性を超音波によって検査する。
【００３２】
アーム２０は、回転ローラ２５と回転ローラ２５に対して小さな隙間を挟んで設けられたガイドローラ２６とに挟まれている。回転ローラ２５およびガイドローラ２６は、２組設けられている。
【００３３】
回転ローラ２５は、回転センサ付駆動モータ３１によって駆動されて、アーム２０が閉じた円形となった状態におけるエルボ４ａの中心軸の周りにアーム２０を回転させる方向に回転する。つまり、アーム２０は、回転ローラ２５によって、ベース２４に対して回転運動をする。また、アーム２０の端部に外れ止めなどを設けることによって、アーム２０がベース２４に対して所定の角度以上回動しないようにしておく。
【００３４】
第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、伸縮ガイド１９が延びる方向に対してそれぞれ垂直な軸の周りに、ベース２４を回動させる。第１ロータリシリンダ２７は、アーム２０の回転ローラ２５による回転面内でベース２４を回動させる。つまり、第１ロータリシリンダ２７は、ベース２４を水平に対して傾斜させる傾斜手段である。
【００３５】
第２ロータリシリンダ２８は、アーム２０の回転ローラ２５による回転面を回動させる。つまり、第２ロータリシリンダ２８は、アーム２０の回転面が変化するようにベース２４を旋回させる旋回手段である。
【００３６】
第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、たとえば圧縮空気を供給されて回動する。圧縮空気の供給が遮断された場合、第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、回転自在となることが好ましい。また、第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、電力などの他の駆動力を供給されて回転するものであってもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、回転自在となることが好ましい。
【００３７】
検査補修装置１４は、さらに、２つのクランプ４７，４８およびこれらのクランプ４７，４８を移動させる２つのエアシリンダ２９，３０を有している。２つのクランプ４７，４８は、エアシリンダ２９，３０によって、それぞれ原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動する。
【００３８】
エアシリンダ２９，３０は、それぞれ圧縮空気を供給されて、伸縮する。圧縮空気の供給が遮断された場合、エアシリンダ２９，３０は、伸縮自在となることが好ましい。また、エアシリンダ２９，３０の代わりに、電力などの他の駆動力を供給されて伸縮するものを用いてもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、伸縮自在となることが好ましい。
【００３９】
また、補修検査装置１４は、監視カメラ３２を有している。監視カメラ３２は、第２ロータリシリンダ２８の回動によって、ベース２４の姿勢の変化に合わせて向きが変化するようになっている。つまり、監視カメラ３２の撮像方向は、常にベース２４に向かうようになっている。監視カメラ３２の撮像方向を自由に変化させられるように、別途駆動機構を設けてもよい。
【００４０】
図３は、本実施の形態の作業システムを用いた作業中における原子炉圧力容器内の立断面図である。図４は、本実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【００４１】
この作業システムは、アクセス装置１５を有している。アクセス装置１５は、台車１６の上に載置されている。台車１６は、シュラウド２の上端縁に載っている。台車１６は、シュラウド２の上端縁に沿って移動可能である。検査補修装置１４を吊り下げる伸縮ガイド１９は、アクセス装置１５に吊り下げられている。
【００４２】
アクセス装置１５を載せる台車１６は、水平面内を回転するガイド輪３４および補助輪３５を有している。ガイド輪３４は、シュラウド２上端の上部リング１０の内面に接するように設けられている。補助輪３５は、シュラウド２よりも外側に設けられている。また、台車１６は、鉛直面内を回転する車輪３３を有している。この車輪３３は、シュラウド２の上部リング１０の上面に形成された水平面に接するように設けられる。
【００４３】
車輪３３には、たとえば歯車を介して、プ一リとタイミングベルトで連結された回転センサ付駆動モータが連結されている。この回転センサ付駆動モータの回転によって、この車輪３３が回転する。その結果、台車１６は、シュラウド２の上端縁に沿って移動する。この際、台車１６は、ガイド輪３４および補助輪３５にガイドされることにより、走行中の姿勢が安定する。
【００４４】
台車１６の走行距離は、回転センサ付駆動モータの回転数を測定することによって求められる。また、シュラウド２の上部リング１０の上面に接する計測用車輪を設けて、走行距離を測定してもよい。さらに、台車１６の原子炉圧力容器１に向かう側に位置検出センサ３７を備えて、シュラウドラグ１１などの位置を検出してもよい。
【００４５】
また、台車１６の上部には、原子炉圧力容器１の内面に対して近づいたり離れたりする方向に移動するスライド機構３６が設けられている。このスライド機構３６は、たとえば回転センサ付駆動モータと、ボールねじおよびナットの組み合わせとを備えている。回転センサ付駆動モータの回転によって、ボールねじおよびナットを駆動して、原子炉圧力容器１の内面に近づいたり離れたりすることができる。
【００４６】
台車１６の上には、ケーブル処理装置１７が搭載されている。ケーブル処理装置１７は、たとえばモータを備えていて、ケーブル１８を繰り出し、あるいは巻き取る。ケーブル１８は、ケーブルガイド３８でガイドされ、滑車３９に掛けられている。このケーブル１８のケーブル処理装置１７に対して反対側の端部は、伸縮ガイド１９の下端に固定されている。ケーブル処理装置１７によるケーブル１８の繰り出しおよび巻き取りによって、伸縮ガイド１９は、上下に伸縮する。ケーブル１８の繰り出し量あるいは巻き取り量は、滑車３９の回転量を検出する回転センサ４０によって検出される。また、ケーブル処理装置１７に備えられたモータを回転センサ付モータとして、そのモータの回転数から繰り出し量あるいは巻き取り量を求めてもよい。
【００４７】
図５は、本実施の形態の伸縮ガイドが伸びた状態を示す側面図である。
【００４８】
伸縮ガイド１９は、たとえば直線状の溝が形成された鋼性のプレートの集合体であって、ケーブル１８の繰り出しによって順次繰り出され、ケーブル１８の巻き取りによって順次重なり合うようになっている。伸縮ガイド１９は、それぞれのプレートが他のプレートの溝と係合することにより、直線状にのみ移動するようになっている。また、これらのプレートの端部には、隣り合うプレートから離れないようにストッパが設けられている。ケーブル処理装置１７でケーブル１８を繰り出し、あるいは巻き取ることにより、伸縮ガイド１９が直線上に伸縮し、ケーブル１８のねじれによる回転や揺れが抑えられ、検査補修装置１４は安定して昇降する。
【００４９】
検査補修装置１４への圧縮空気などの駆動力の供給は、たとえばケーブル１８を介して、あるいはケーブル１８とは別途設けられたチューブなどを介して行われる。また、検査補修装置１４の制御、検査プローブ２３が検出した信号の伝達などは、たとえばケーブル１８中に通した電線、あるいは、別途設けた信号ケーブルなどを介して行われる。
【００５０】
このような作業システムを用いて、エルボ４ａの溶接線４９の検査が行われる。検査の際、検査補修装置１４は、たとえば最も上方に引き上げた状態で台車１６によってライザーブレース９の上方まで移動される。これにより、炉内構造物のシュラウドラグ１１、ＬＰＣＩカップリング１２、炉心スプレイ配管などに干渉しないように、検査補修装置１４を移動させることができる。その後、ライザーブレース９の隙間を通して、検査補修装置１４をエルボ４ａの近傍に下降させる。検査補修装置１４の下降の際には、監視カメラ３２で撮影した画像に基づいて、他の構造物に干渉しないように、自動あるいは手動で、検査補修装置１４の位置を変化させてもよい。
【００５１】
図６は、本実施の形態において検査補修装置のライザーブレース通過時の正面図である。
【００５２】
ライザーブレース９の隙間を通過する際、検査補修装置１４は、検査時とは異なる姿勢をとる。ベース２４は、第１ロータリシリンダ２７の回動によって、上面が水平に対して傾いた状態になる。これにより、ベース２４は、上面が水平となった姿勢のときに比べて、鉛直方向への投影形状が小さくなる。その結果、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。
【００５３】
アーム２０は、それぞれのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが伸びることにより、閉じた円形ではなく、鉛直方向に延びた形状となる。このとき、アーム２０の最も上の部分２０ａがアーム２０の回転ローラ２５に係合している。これにより、アーム２０の鉛直方向への投影形状が小さくなり、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。
【００５４】
本実施の形態においては、検査補修装置１４の下降の際、ベース２４は図６において左側が低くなるように傾いており、アーム２０は、ベース２４の図６における左側から下方に延びた姿勢とする。アーム２０およびベース２４がライザーブレース９の隙間を通過するまで、伸縮ガイド１９は、ライザーブレース９の隙間の水平方向中央部を通る位置にある。アーム２０およびベース２４がライザーブレース９の隙間を通過した後、伸縮ガイド１９は、傾いたベース２４の低い方の側に少し移動される。台車１６の移動によって伸縮ガイド１９を水平方向に移動させてもよいし、伸縮ガイド１９をエルボ４ａの半径の半分程度水平方向に移動させる機構をアクセス装置１５に別途設けてもよい。
【００５５】
このようにして、台車１６と搭載されたケーブル処理装置１７と伸縮ガイド１９を制御することにより、検査補修装置１４を炉内構造物のシュラウドラグ１１、ＬＰＣＩカップリング１２、炉心スプレイ配管１３に干渉しないように移動させ、ジェットポンプ３の検査部位のひとつであるエルボ４ａまで接近させることができる。台車１６、ケーブル処理装置１７および伸縮ガイド１９は、自動制御してもよい。
【００５６】
図７は、本実施の形態において検査補修装置が最も下降した位置における正面図である。
【００５７】
この検査作業において検査補修装置１４が最も下降した位置では、ベース２４の下面の円弧は、エルボ４ａの外周に沿うように配置される。このとき、伸びたアーム２０の最も上の部分２０ａは、エルボ４ａの外周に沿った位置となる。検査補修装置１４を下降させる際、最も下降させた状態となる前に、アーム２０の下端が何らかの構造物に接触する場合には、下降の途中で適宜アーム２０の形状を変化させてもよい。
【００５８】
図８ないし図１０は、本実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。図７の状態でエルボ４ａの近傍に配置された検査補修装置１４は、図８ないし図１０の状態に順次変化していく。
【００５９】
まず、第１ロータリシリンダ２７を駆動して、ベース２４の上面が水平となるようにベース２４の姿勢を変化させる。この際、伸縮ガイド１９を水平方向に移動させて、伸縮ガイド１９がエルボ４ａの中心の鉛直上方となるようにする。
【００６０】
次に、２つのエアシリンダ２９，３０が伸びてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動させる。それぞれのクランプ４７，４８が原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけられることによって、検査補修装置１４全体の姿勢が安定する。この際、第２ロータリシリンダ２８の回転中心軸は、エルボ４ａの中心軸が描く弧の中心にできるだけ近い位置であることが好ましい。
【００６１】
検査補修装置１４の姿勢を安定させた後、回転ローラ２５を駆動して、アーム２０をベース２４に対して移動させる。本実施の形態では、図８ないし図１０における右に向かってアーム２０を移動させている。また、アーム２０をベース２４に対して移動させるのにあわせてエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを順次縮めて、アーム２０をエルボ４ａの外周に沿った形状としていく。最後に、両端部のエアシリンダ２１ａ，２１ｅを縮めることにより、アーム２０が、エルボ４ａに巻きつき、図１に示すような閉じた円形となる。このような手順により、狭隘な空間内であっても、アーム２０をライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の空間の通過に適した形状から、検査に適した形状に変化させることができる。
【００６２】
このようにして、検査補修装置１４の検査プローブ２３は、エルボ４ａの溶接線４９に接触する。エルボ４ａの溶接線４９に接触した検査プローブ２３は、超音波を発し、受けることなどにより、エルボ４ａの検査を行う。その後、回転ローラ２５を駆動してアーム２０を少し回転させる。これにより、検査プローブ２３をエルボ４ａの溶接線４９の別の位置に接触させる。その後、超音波を発し、受けることなどにより、エルボ４ａの溶接線の別の部分の検査を行う。順次、この作業を繰り返すことにより、アーム２０はエルボ４ａの周方向に走行し、エルボ４ａの外周全体にわたって溶接線４９の検査を行うことができる。
【００６３】
アーム２０を回転させる際には、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの全部または一部を伸ばして、検査プローブ２３がエルボ４ａと接触しない状態としてもよい。また、アーム２０を回転移動させながら、連続的に検査を行ってもよい。また、検査の際、監視カメラ３２によって、アーム２０などの動きを観察して、不具合の発生の有無を確認するなどしてもよい。
【００６４】
次に、２つのエアシリンダ２９，３０を伸ばしてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけた状態のまま、第２ロータリシリンダ２８をたとえば９０度回動させる。これにより、ベース２４がエルボ４ａの水平面内の溶接線と向かい合う位置まで移動する。この移動の際には、必要に応じてエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの全部または一部を伸ばし、アーム２０および検査プローブ２３がエルボ４ａと干渉しない状態としておく。
【００６５】
このようにして、アーム２０を、エルボ４ａの水平面内の溶接線４９に接触させる。その後、エルボ４ａの鉛直面内の溶接線４９の検査と同様に、水平面内の溶接線の検査を行う。
【００６６】
作業システムは、これらの一連の作業を自動で行えるように制御装置を有していてもよい。この制御装置は、ベース２４の傾斜角度、ベース２４の上下の移動量、アーム２０の回転角度、および、アクセス装置１５の走行距離を測定するセンサ群から信号を伝達される。伝達されたこれらの信号に基づいて、制御装置は、検査補修装置１４の位置、姿勢を認識し、所定の作業が行えるようにアクセス装置１５によって検査補修装置１４を移動させ、また検査補修装置１４の姿勢を変化させる。
【００６７】
本実施の形態では、アーム２０に検査プローブ２３を取り付けた用いた場合について説明したが、他の作業手段をとりつけてもよい。たとえば、検査プローブ２３の代わりに、レーザーピーニングヘッドを取り付けて、アーム２０を回転させながらエルボ４ａにレーザーピーニング処理を施してもよい。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、ジェットポンプ３のライザー管４の溶接線の点検、検査、補修などを行うにあたり、天井クレーンや作業台車を使用する必要がない。このため、燃料交換中であっても、並行して点検などを行うことができる。また、各種センサを設けることにより、装置の移動あるいは検査を自動化し、あるいは、遠隔操作することができる。その結果、作業に要する人手作業を削減するとともに、作業時間を短縮することができる。その結果、定検工程の短縮とコスト低減に寄与することができる。
【００６９】
本実施の形態の作業システムにおいて、第１ロータリシリンダ２７は、ベース２４を水平に対して傾ける傾斜手段として機能している。ベース２４を水平に対して傾けることにより、ベース２４の鉛直方向の投影面積が小さくなる。このため、検査補修装置１４を、ライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域を容易に通過させることができる。
【００７０】
さらに、複数の部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆをリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで結合したアーム２０は、伸縮手段であるエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅによって、閉じた円形の状態からほぼ直線上に延びた状態に変化させることができる。つまり、アーム２０をベース２４から下方にほぼ直線上に垂れ下がった形状とすることにより、溶接線４９の検査などの際の円形の状態に比べて、鉛直方向への投影形状を小さくすることができる。したがって、検査補修装置１４をライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域を通過させることが、さらに容易になる。
【００７１】
したがって、本実施の形態によれば、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【００７２】
また、第１ロータリシリンダ２７は、駆動力の供給が遮断されると、回転自在の状態となる。このため、なんらかの不具合によって、検査補修装置１４への駆動力の供給がなくなった場合、第１ロータリシリンダ２７が回転自在の状態となり、アーム２０などに働く重力によって、ベース２４はいずれかの方向に最も傾いた姿勢となる。つまり、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢となる。
【００７３】
同様に、アーム２０の形状を変化させるエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、駆動力の供給が遮断されると、伸縮自在の状態となる。このため、何らかの不具合によって、検査補修装置１４への駆動力の供給がなくなった場合、全てのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが伸縮自在の状態となり、重力によって、アーム２０はベース２４から垂れ下がった状態となる。つまり、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢となる。
【００７４】
このため、検査補修装置１４がライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域よりも下方に位置しているときに駆動力の供給が遮断されても、容易にその狭い領域を通して検査補修装置１４を引き上げることができる。このように、本実施の形態によれば、作業システムあるいはこの作業システムに駆動力を与えるシステムなどに不具合が生じたとしても、検査補修装置１４を原子炉圧力容器１の外部に容易に取り出すことができる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
図１２は、本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【００７６】
本実施の形態の検査補修装置は、第１の実施の形態における複数の部分が結合して変形可能なアーム２０（図１参照）の代わりに、単一のアーム４３を用いている。このアーム４３は、検査対象のエルボ４ａよりも若干大きい径のほぼ半円形に形成されている。
【００７７】
アーム４３は、ウオーム４１を介してベース２４に係合されている。ウオーム４１ａは、たとえばウオームホイールで回転センサ付駆動モータ４２ａに連結されている。アーム４３の両端部には、それぞれ検査プローブ４４ａ，４４ｂが駆動機構４５ａ，４５ｂを介して取り付けられている。
【００７８】
図１３は、本実施の形態における検査補修装置を下降させる際の姿勢を示す正面図である。図１４は、本実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す上面図である。図１５は、本実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す斜視図である。
【００７９】
ライザーブレース９の隙間を通過する際、検査補修装置は、検査時とは異なる姿勢をとる。ベース２４は、第１ロータリシリンダ２７の回動によって、上面が水平に対して傾いた状態になる。この際、回転センサ付駆動モータ４２ａによってウオーム４１ａを回転させ、アーム４３の姿勢を変化させる。これにより、２つの検査プローブ４４ａ，４４ｂが鉛直方向に並ぶ位置、すなわちアーム４３の鉛直方向への投影面積が最も小さくなる位置まで、アーム４３を回転移動する。その結果、ベース２４およびアーム４３は、検査時の姿勢に比べて、鉛直方向への投影形状が小さくなる。その結果、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。さらに、ウオーム４１ａを別の回転センサ付駆動モータ４２ｂに連結された別のウオーム４１ｂで移動させてもよい。
【００８０】
図１３に示す姿勢で下降した検査補修装置は、検査対象であるエルボ４ａの近傍に到達したら、図１２に示す姿勢に変化する。つまり、エルボ４ａの近傍に到達したときには、アーム４３が下に向かって開いた状態、すなわち、検査プローブ４４ａ，４４ｂが水平に向かい合う姿勢としておく。その姿勢で、アーム４３がエルボ４ａを囲む位置まで検査補修装置がさらに下降する。
【００８１】
図１６は、本実施の形態において検査補修装置の検査中の状態を示す側面図である。
【００８２】
このようにして、検査補修装置が検査位置まで到達したら、２つのエアシリンダ２９，３０が伸びてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動させる。それぞれのクランプ４７，４８が原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけられることによって、検査補修装置全体の姿勢が安定する。
【００８３】
図１７は、本実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す正面図である。図１８は、本実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【００８４】
検査補修装置全体の姿勢が安定した後、回転センサ付駆動モータ４２ａによってウオーム４１ａを回転させる。これにより、アーム４３をエルボ４ａの外周に沿って回転させながら、アーム４３の両端に設けられた検査プローブ４４ａ，４４ｂでエルボ４ａの鉛直面内の溶接線４９の検査を行う。
【００８５】
２つの検査プローブ４４ａ，４４ｂをアーム４３の両端部に設けているため、アーム４３を１８０度回動させることにより、エルボ４ａの全周を検査することが可能である。また、監視カメラ４６で検査補修装置の移動作業から検査部位の検査状況までの一連の状況を確認できる。
【００８６】
図１９は、本実施の形態において検査補修装置による水平面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【００８７】
検査補修装置による鉛直面内の溶接線４９の検査が終了したら、第２ロータリシリンダ２８を９０度回動させてアーム４３が水平面内を回動できる姿勢に変化させる。これにより、水平面内の溶接線の検査を行うことができる。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、ジェットポンプ３のライザー管４の溶接線の点検、検査、補修などを行うにあたり、天井クレーンや作業台車を使用する必要がない。このため、燃料交換中であっても、並行して点検などを行うことができる。また、各種センサを設けることにより、装置の移動あるいは検査を自動化し、あるいは、遠隔操作することができる。その結果、作業に要する人手作業を削減するとともに、作業時間を短縮することができる。その結果、定検工程の短縮とコスト低減に寄与することができる。
【００８９】
また、ライザーブレース近傍などを通過させる際には、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢に変化させることができる。このため、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【００９０】
［第３の実施の形態］
図２０は、本発明に係る作業システムの第３の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【００９１】
本実施の形態の作業システムは、吊り具５０を有している。アクセス装置１５は、吊り具５０によって吊りあげられる。
【００９２】
吊り具５０は、たとえば直方体の枠構造に形成される。吊り具５０の下端には、水平方向に延びる掴み部５１ａ，５１ｂが設けられている。掴み部５１ａ，５１ｂは、アクセス装置１５に形成された水平方向の開口に係合している。
【００９３】
吊り具５０の上面には、吊り金具５２が取り付けられている。吊り金具５２は、ホイスト、クレーンあるいは遊泳移動する搬送ビークルによって把持される。
【００９４】
このような吊り具５０を用いると、作業システムの搬送作業の信頼性が向上し、また、移動の作業時間が短縮される。また、遊泳移動する搬送ビークルを適用するとクレーンを使用することなくアクセス装置１５の設置や移動が可能となる。つまり、定検作業における他の作業との干渉を少なくすることができる。
【００９５】
［第４の実施の形態］
図２１は、本発明に係る作業システムの第４の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【００９６】
本実施の形態の検査補修装置は、第２の実施の形態における伸縮ガイド１９、第１ロータリシリンダ２７などの代わりに、２本のケーブル５３を有している。検査補修装置は、これらの２本のケーブル５３でアクセス装置１５（図４参照）から吊り下げられている。２本のケーブル５３は、連結部材５５に結合されている。連結部材５５は、ベース２４に固定されている。アクセス装置１５には、２つのケーブル処理装置１７（図４参照）が設けられていて、２本のケーブル５３は、独立して繰り出され、あるいは巻き取られる。
【００９７】
検査時には、検査補修装置は、２本のケーブル５３の繰り出し量を同じとして、ベース２４の上面が水平になるようにする。これにより、第２の実施の形態と同様の検査を行うことができる。
【００９８】
ライザーブレース９（図１参照）の隙間を通過する際、検査補修装置は、一方のケーブル５３の繰り出し量を他方に比べて短くすることにより、ベース２４の上面が水平に対して傾いた状態とする。これにより、第２の実施の形態におけるライザーブレース９の隙間を通過する際の姿勢（図１３参照）と同様の姿勢をとることができる。
【００９９】
このように、本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、ライザーブレース近傍などを通過させる際には、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢に変化させることができる。このため、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【０１００】
また、２本のケーブル５３の繰り出し量あるいは巻き取り量に差を持たせることによりベース２４を傾けるができる。ケーブル５３の繰り出しあるいは巻き取りは、水面よりも上方に位置するアクセス装置１５上で行われている。このため、何らかの不具合が生じた場合であっても、水面より上方での作業でベース２４の姿勢を変化させることができる。このため、何らかの不具合が生じた場合であっても、容易に、ライザーブレースの隙間などの狭隘な領域を通過させて検査補修装置を引き上げ、不具合に対応することができる。
【０１０１】
［他の実施形態］
上述の各実施形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１…原子炉圧力容器、２…シュラウド、３…ジェットポンプ、４…ライザー管、４ａ…エルボ、５…インレットミキサ、８…ディフューザ、９…ライザーブレース、１０…上部リング、１１…シュラウドラグ、１２…ＬＰＣＩカップリング、１３…炉心スプレイ配管、１４…検査補修装置、１５…アクセス装置、１６…台車、１７…ケーブル処理装置、１８…ケーブル、１９…伸縮ガイド、２０…アーム、２１…エアシリンダ、２２…リンク、２３…検査プローブ、２４…ベース、２５…回転ローラ、２６…ガイドローラ、２７…第１ロータリシリンダ、２８…第２ロータリシリンダ、２９，３０…エアシリンダ、３１…回転センサ付駆動モータ、３２…監視カメラ、３３…車輪、３４…ガイド輪、３５…補助輪、３６…スライド機構、３７…位置検出センサ、３８…ケーブルガイド、３９…滑車、４０…回転センサ、４１…ウオーム、４２…回転センサ付駆動モータ、４３…アーム、４４…検査プローブ、４５…駆動機構、４６…監視カメラ、４７，４８…クランプ、４９…溶接線、５０…吊り具、５１…掴み部、５２…吊り金具、５３…ケーブル、５５…連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部などの管状の作業対象に対して洗浄、点検、検査予防保全、補修など所定の作業を行う作業システムおよび作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、原子炉圧力容器の内部に炉心を収めている。この炉心は、シュラウドと呼ばれる円筒で囲まれている。あるタイプの沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器とシュラウドとの間には、主要構造物の一つであるジェットポンプが設置されている。
【０００３】
ジェットポンプには、インレットミキサを介してディフューザが接続されている。ディフューザには、ライザー管が接続されている。このライザー管には、原子炉圧力容器を貫通する配管のエルボが溶接により接続されている。ライザー管を原子炉圧力容器に固定されたライザーブレースによって支持することにより、ジェットポンプは原子炉圧力容器に固定されている。
【０００４】
ライザー管は、エルボと溶接により接合されている。定期的に、原子炉内水中において、この溶接線の点検・検査が行われる。この溶接線の点検、検査作業は、作業工期短縮、コスト削減のために燃料交換中に並行して行うことが求められている。そこで、作業時間、検査範囲、およびコストの優位性を供えたシステムが必要である。
【０００５】
沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などでは、原子炉圧力容器とシュラウドとの間を上方からアクセスして、検査などを行う必要がある。また、このような場所では、ライザー管とジェットポンプとが隣接して設けられており、狭隘な領域での作業が必要である。沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などを行う検査装置などを検査対象位置まで移動させることは容易ではない。
【０００６】
このような狭隘な領域内の検査対象まで検査装置を移動させる方法として、たとえば原子炉上部に設置された燃料交換機より専用の吊り具と操作ポールによりビーム、エルボおよびインレットミキサを取り外した後に、検査装置を移動させる方法がある。検査装置の移動は、たとえば燃料交換機の補助ホイストのワイヤーロープを用いる方法がある。
【０００７】
また、原子炉圧力容器とシュラウドとの間の領域の構造物を取り外さずに、検査装置を検査対象まで移動させる場合には、検査装置をライザーブレースと原子炉圧力容器との間の狭い隙間などを通過させる必要がある。そこで、たとえば、燃料交換機から操作ポールを連結しながら検査装置を吊り下げ、検査装置本体を鉛直にした姿勢で狭い隙間を通過させ、検査時にはその姿勢を水平に戻す方法がある。
【０００８】
このように検査装置を燃料交換機などから直接位置決めする方法の他に、検査装置の位置決めにガイド機構を用いる方法もある。たとえば燃料交換機より検査装置本体を吊り下げジェットポンプのライザーブレースの薄板に保持部を固定し、ライザーブレースの薄板を通過させたスキャナ部をライザー管に位置決めする。また、燃料交換機より検査ヘッドが取り付けられたアクセス装置とアクセス装置の操作用ロープと補助ツールとを同時に吊り下げ、補助ツールをシュラウド上部に固定し、操作用ロープを補助ツールで操作しながらアクセス装置をライザー管に位置決めする方法がある。あるいは、燃料交換機よりアクセス装置吊り具と操作ポールを連結したアクセス装置旋回補助装置とを同時に吊り下げ、アクセス装置旋回補助装置をシュラウド上部に固定し、アクセス装置旋回補助装置のワイヤガイドが付いたアームを操作してアクセス装置をライザー管に位置決めする方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−７５０８０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原子炉内の主要構造物の配管であるジェットポンプのライザー管の溶接線の点検や検査または補修は、点検、検査補修用のアクセス装置を燃料交換機や作業台車上から作業員が操作し、対象溶接線への位置決めや動作状況の監視などを作業員が直接確認しながら進めているために、作業時間がばらつくと共に遅延を招きやすい状況であった。
【００１１】
さらに、作業工期短縮、コスト削減のためにジェットポンプの点検、検査を燃料交換中に並行して行うことが求められており、作業時間が短いこと、検査範囲が広いこと、およびコストが低いことが点検、検査を行う作業システムに必要である。
【００１２】
このようなジェットポンプのライザー管の点検や検査または補修を遠隔／自動で行う手法として、移動や位置決めにワイヤーロープや操作ポールを用いる方法がある。原子炉上部の燃料交換機や作業台車からワイヤーロープや操作ポールを用いる方法では、点検、検査中も常に燃料交換機や作業台車が必須であり燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。さらに、ジェットポンプを分解した後に、検査装置を吊り込む方法では、ジェットポンプの分解、再組み立てが発生し多くの作業時間が必要と考えられる。
【００１３】
また、検査／補修装置の位置決めに、炉内構造物であるジェットポンプやシュラウド上部などを利用したガイド機構を用いる方法がある。このガイド機構を用いる方法では、検査／補修装置の遠隔の位置決めの効果はあるが、検査／補修装置の検査／補修部位の移動毎に燃料交換機や作業台車が必須であり燃料交換中の並行作業には不向きと考えられる。
【００１４】
さらに、このような沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などを行う場合には、検査装置などをライザーブレースの隙間などの狭隘な領域を通過させる必要がある。
【００１５】
そこで、本発明は、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業を容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、本発明は、管状の作業対象に対して所定の作業を行う作業システムにおいて、ベースと、前記ベースを水平に対して傾斜させる傾斜手段と、前記ベースを上下に移動させる昇降手段と、前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びるアームと、前記アームを回動させる回転手段と、前記アームに取り付けられた作業手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、管状の作業対象に対してベースと前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びて回動可能なアームと前記アームに取り付けられた作業手段を備えた作業システムで所定の作業を行う作業方法において、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第１工程と、前記第１工程の後に、前記ベースを前記作業対象に向かって下降させる第２工程と、前記第２工程の後に、前記ベースの姿勢を水平に戻し、前記アームを回動させながら前記作業手段によって前記作業対象に対して作業を行う第３工程と、前記第３工程の後に、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第４工程と、前記第４工程の後に、前記ベースを上昇させる第５工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態の正面図である。
【図２】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における補修検査装置の側面図である。
【図３】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態を用いた作業中における原子炉圧力容器内の立断面図である。
【図４】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【図５】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態の伸縮ガイドが伸びた状態を示す側面図である。
【図６】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における検査補修装置のライザーブレース通過時の正面図である。
【図７】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置が最も下降した位置における正面図である。
【図８】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図９】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図１０】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。
【図１１】本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における作業対象である原子炉の一部を切り出した斜視図である。
【図１２】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【図１３】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置を下降させる際の姿勢を示す正面図である。
【図１４】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す上面図である。
【図１５】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置の検査中の状態を示す側面図である。
【図１７】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す正面図である。
【図１８】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【図１９】本発明に係る作業システムの第２の実施の形態において検査補修装置による水平面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係る作業システムの第３の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【図２１】本発明に係る作業システムの第４の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る作業システムの実施形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１１は、本発明に係る作業システムの第１の実施の形態における作業対象である原子炉の一部を切り出した斜視図である。
【００２２】
原子炉を収める原子炉圧力容器１の内部には、円筒状のシュラウド２が設けられている。シュラウド２の外面と原子炉圧力容器１の内面との間には、ジェットポンプ３が配置されている。ジェットポンプ３には、インレットミキサ５を介してディフューザ８が接続されている。ディフューザ８には、ライザー管４が接続されている。
【００２３】
ライザー管４は、鉛直上方に延び、上端において下方に折れ曲がっている。ライザー管４の鉛直に延びる部分は、ライザーブレース９によって原子炉圧力容器１に固定されている。ライザーブレース９は、ライザー管４よりも少し広い間隔をあけて原子炉圧力容器１の内面からシュラウド２の外面に向かって延びる板と、この板の先端をつなぐ板とで構成されている。ライザー管４は、原子炉圧力容器１の内面とライザーブレース９とで形成された空間を通過している。
【００２４】
ライザー管４は、原子炉圧力容器１を貫通するエルボ４ａと溶接により接続されている。本実施の形態の作業システムは、ライザー管４とエルボ４ａとの溶接部を作業対象とし、この溶接部の溶接線４９の検査を行う。
【００２５】
図１は、本実施の形態の作業システムの正面図である。図２は、本実施の形態の作業システムを用いた作業中における補修検査装置の側面図である。なお、図２には、補修検査装置の姿勢が変化した状態を破線で示した。
【００２６】
この作業システムは、検査補修装置１４を有している。検査補修装置１４は、ベース２４と、第１ロータリシリンダ２７と、第２ロータリシリンダ２８と、２組の回転ローラ２５およびガイドローラ２６と、アーム２０とを有している。ベース２４は、鉛直方向に延びる伸縮ガイド１９によって吊り下げられている。ベース２４は、たとえば上面が水平で、下面が円弧を描くものである。
【００２７】
アーム２０は、複数の部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆに分割されている。アーム２０のそれぞれの部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、円弧状に形成されている。
【００２８】
アーム２０のそれぞれ部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、隣り合う部分とリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで結合されている。また、アーム２０のそれぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに対応して、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが設けられている。アーム２０の１つの部分２０ｆには、円弧の中心に向かう検査面を持つ検査プローブ２３が固定されている。
【００２９】
それぞれのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、たとえば圧縮空気を供給されて伸縮する。たとえば、圧縮空気の供給が遮断された場合、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、伸縮自在となることが好ましい。また、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、電力などの他の駆動力を供給されて伸縮するものであってもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、伸縮自在となることが好ましい。
【００３０】
エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの伸縮によって、それぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅでのアーム２０のそれぞれの部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの結合角度は変化する。それぞれのリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅでの結合角度の変化によって、アーム２０の全体の形状は、変化可能である。
【００３１】
エルボ４ａの検査の際には、アーム２０は、全体としては、エルボ４ａのライザー管４との接合部分の外面に沿った閉じた円形となる。この際、検査プローブ２３は、エルボ４ａの外面に押しつけられる。検査プローブ２３は、たとえば超音波検査装置であって、押しつけられたエルボ４ａの溶接線４９の健全性を超音波によって検査する。
【００３２】
アーム２０は、回転ローラ２５と回転ローラ２５に対して小さな隙間を挟んで設けられたガイドローラ２６とに挟まれている。回転ローラ２５およびガイドローラ２６は、２組設けられている。
【００３３】
回転ローラ２５は、回転センサ付駆動モータ３１によって駆動されて、アーム２０が閉じた円形となった状態におけるエルボ４ａの中心軸の周りにアーム２０を回転させる方向に回転する。つまり、アーム２０は、回転ローラ２５によって、ベース２４に対して回転運動をする。また、アーム２０の端部に外れ止めなどを設けることによって、アーム２０がベース２４に対して所定の角度以上回動しないようにしておく。
【００３４】
第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、伸縮ガイド１９が延びる方向に対してそれぞれ垂直な軸の周りに、ベース２４を回動させる。第１ロータリシリンダ２７は、アーム２０の回転ローラ２５による回転面内でベース２４を回動させる。つまり、第１ロータリシリンダ２７は、ベース２４を水平に対して傾斜させる傾斜手段である。
【００３５】
第２ロータリシリンダ２８は、アーム２０の回転ローラ２５による回転面を回動させる。つまり、第２ロータリシリンダ２８は、アーム２０の回転面が変化するようにベース２４を旋回させる旋回手段である。
【００３６】
第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、たとえば圧縮空気を供給されて回動する。圧縮空気の供給が遮断された場合、第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、回転自在となることが好ましい。また、第１ロータリシリンダ２７および第２ロータリシリンダ２８は、電力などの他の駆動力を供給されて回転するものであってもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、回転自在となることが好ましい。
【００３７】
検査補修装置１４は、さらに、２つのクランプ４７，４８およびこれらのクランプ４７，４８を移動させる２つのエアシリンダ２９，３０を有している。２つのクランプ４７，４８は、エアシリンダ２９，３０によって、それぞれ原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動する。
【００３８】
エアシリンダ２９，３０は、それぞれ圧縮空気を供給されて、伸縮する。圧縮空気の供給が遮断された場合、エアシリンダ２９，３０は、伸縮自在となることが好ましい。また、エアシリンダ２９，３０の代わりに、電力などの他の駆動力を供給されて伸縮するものを用いてもよい。この場合も、その駆動力の供給が遮断されたときには、伸縮自在となることが好ましい。
【００３９】
また、補修検査装置１４は、監視カメラ３２を有している。監視カメラ３２は、第２ロータリシリンダ２８の回動によって、ベース２４の姿勢の変化に合わせて向きが変化するようになっている。つまり、監視カメラ３２の撮像方向は、常にベース２４に向かうようになっている。監視カメラ３２の撮像方向を自由に変化させられるように、別途駆動機構を設けてもよい。
【００４０】
図３は、本実施の形態の作業システムを用いた作業中における原子炉圧力容器内の立断面図である。図４は、本実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【００４１】
この作業システムは、アクセス装置１５を有している。アクセス装置１５は、台車１６の上に載置されている。台車１６は、シュラウド２の上端縁に載っている。台車１６は、シュラウド２の上端縁に沿って移動可能である。検査補修装置１４を吊り下げる伸縮ガイド１９は、アクセス装置１５に吊り下げられている。
【００４２】
アクセス装置１５を載せる台車１６は、水平面内を回転するガイド輪３４および補助輪３５を有している。ガイド輪３４は、シュラウド２上端の上部リング１０の内面に接するように設けられている。補助輪３５は、シュラウド２よりも外側に設けられている。また、台車１６は、鉛直面内を回転する車輪３３を有している。この車輪３３は、シュラウド２の上部リング１０の上面に形成された水平面に接するように設けられる。
【００４３】
車輪３３には、たとえば歯車を介して、プ一リとタイミングベルトで連結された回転センサ付駆動モータが連結されている。この回転センサ付駆動モータの回転によって、この車輪３３が回転する。その結果、台車１６は、シュラウド２の上端縁に沿って移動する。この際、台車１６は、ガイド輪３４および補助輪３５にガイドされることにより、走行中の姿勢が安定する。
【００４４】
台車１６の走行距離は、回転センサ付駆動モータの回転数を測定することによって求められる。また、シュラウド２の上部リング１０の上面に接する計測用車輪を設けて、走行距離を測定してもよい。さらに、台車１６の原子炉圧力容器１に向かう側に位置検出センサ３７を備えて、シュラウドラグ１１などの位置を検出してもよい。
【００４５】
また、台車１６の上部には、原子炉圧力容器１の内面に対して近づいたり離れたりする方向に移動するスライド機構３６が設けられている。このスライド機構３６は、たとえば回転センサ付駆動モータと、ボールねじおよびナットの組み合わせとを備えている。回転センサ付駆動モータの回転によって、ボールねじおよびナットを駆動して、原子炉圧力容器１の内面に近づいたり離れたりすることができる。
【００４６】
台車１６の上には、ケーブル処理装置１７が搭載されている。ケーブル処理装置１７は、たとえばモータを備えていて、ケーブル１８を繰り出し、あるいは巻き取る。ケーブル１８は、ケーブルガイド３８でガイドされ、滑車３９に掛けられている。このケーブル１８のケーブル処理装置１７に対して反対側の端部は、伸縮ガイド１９の下端に固定されている。ケーブル処理装置１７によるケーブル１８の繰り出しおよび巻き取りによって、伸縮ガイド１９は、上下に伸縮する。ケーブル１８の繰り出し量あるいは巻き取り量は、滑車３９の回転量を検出する回転センサ４０によって検出される。また、ケーブル処理装置１７に備えられたモータを回転センサ付モータとして、そのモータの回転数から繰り出し量あるいは巻き取り量を求めてもよい。
【００４７】
図５は、本実施の形態の伸縮ガイドが伸びた状態を示す側面図である。
【００４８】
伸縮ガイド１９は、たとえば直線状の溝が形成された鋼性のプレートの集合体であって、ケーブル１８の繰り出しによって順次繰り出され、ケーブル１８の巻き取りによって順次重なり合うようになっている。伸縮ガイド１９は、それぞれのプレートが他のプレートの溝と係合することにより、直線状にのみ移動するようになっている。また、これらのプレートの端部には、隣り合うプレートから離れないようにストッパが設けられている。ケーブル処理装置１７でケーブル１８を繰り出し、あるいは巻き取ることにより、伸縮ガイド１９が直線上に伸縮し、ケーブル１８のねじれによる回転や揺れが抑えられ、検査補修装置１４は安定して昇降する。
【００４９】
検査補修装置１４への圧縮空気などの駆動力の供給は、たとえばケーブル１８を介して、あるいはケーブル１８とは別途設けられたチューブなどを介して行われる。また、検査補修装置１４の制御、検査プローブ２３が検出した信号の伝達などは、たとえばケーブル１８中に通した電線、あるいは、別途設けた信号ケーブルなどを介して行われる。
【００５０】
このような作業システムを用いて、エルボ４ａの溶接線４９の検査が行われる。検査の際、検査補修装置１４は、たとえば最も上方に引き上げた状態で台車１６によってライザーブレース９の上方まで移動される。これにより、炉内構造物のシュラウドラグ１１、ＬＰＣＩカップリング１２、炉心スプレイ配管などに干渉しないように、検査補修装置１４を移動させることができる。その後、ライザーブレース９の隙間を通して、検査補修装置１４をエルボ４ａの近傍に下降させる。検査補修装置１４の下降の際には、監視カメラ３２で撮影した画像に基づいて、他の構造物に干渉しないように、自動あるいは手動で、検査補修装置１４の位置を変化させてもよい。
【００５１】
図６は、本実施の形態において検査補修装置のライザーブレース通過時の正面図である。
【００５２】
ライザーブレース９の隙間を通過する際、検査補修装置１４は、検査時とは異なる姿勢をとる。ベース２４は、第１ロータリシリンダ２７の回動によって、上面が水平に対して傾いた状態になる。これにより、ベース２４は、上面が水平となった姿勢のときに比べて、鉛直方向への投影形状が小さくなる。その結果、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。
【００５３】
アーム２０は、それぞれのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが伸びることにより、閉じた円形ではなく、鉛直方向に延びた形状となる。このとき、アーム２０の最も上の部分２０ａがアーム２０の回転ローラ２５に係合している。これにより、アーム２０の鉛直方向への投影形状が小さくなり、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。
【００５４】
本実施の形態においては、検査補修装置１４の下降の際、ベース２４は図６において左側が低くなるように傾いており、アーム２０は、ベース２４の図６における左側から下方に延びた姿勢とする。アーム２０およびベース２４がライザーブレース９の隙間を通過するまで、伸縮ガイド１９は、ライザーブレース９の隙間の水平方向中央部を通る位置にある。アーム２０およびベース２４がライザーブレース９の隙間を通過した後、伸縮ガイド１９は、傾いたベース２４の低い方の側に少し移動される。台車１６の移動によって伸縮ガイド１９を水平方向に移動させてもよいし、伸縮ガイド１９をエルボ４ａの半径の半分程度水平方向に移動させる機構をアクセス装置１５に別途設けてもよい。
【００５５】
このようにして、台車１６と搭載されたケーブル処理装置１７と伸縮ガイド１９を制御することにより、検査補修装置１４を炉内構造物のシュラウドラグ１１、ＬＰＣＩカップリング１２、炉心スプレイ配管１３に干渉しないように移動させ、ジェットポンプ３の検査部位のひとつであるエルボ４ａまで接近させることができる。台車１６、ケーブル処理装置１７および伸縮ガイド１９は、自動制御してもよい。
【００５６】
図７は、本実施の形態において検査補修装置が最も下降した位置における正面図である。
【００５７】
この検査作業において検査補修装置１４が最も下降した位置では、ベース２４の下面の円弧は、エルボ４ａの外周に沿うように配置される。このとき、伸びたアーム２０の最も上の部分２０ａは、エルボ４ａの外周に沿った位置となる。検査補修装置１４を下降させる際、最も下降させた状態となる前に、アーム２０の下端が何らかの構造物に接触する場合には、下降の途中で適宜アーム２０の形状を変化させてもよい。
【００５８】
図８ないし図１０は、本実施の形態において検査補修装置のアームがエルボを囲む様子を示す正面図である。図７の状態でエルボ４ａの近傍に配置された検査補修装置１４は、図８ないし図１０の状態に順次変化していく。
【００５９】
まず、第１ロータリシリンダ２７を駆動して、ベース２４の上面が水平となるようにベース２４の姿勢を変化させる。この際、伸縮ガイド１９を水平方向に移動させて、伸縮ガイド１９がエルボ４ａの中心の鉛直上方となるようにする。
【００６０】
次に、２つのエアシリンダ２９，３０が伸びてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動させる。それぞれのクランプ４７，４８が原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけられることによって、検査補修装置１４全体の姿勢が安定する。この際、第２ロータリシリンダ２８の回転中心軸は、エルボ４ａの中心軸が描く弧の中心にできるだけ近い位置であることが好ましい。
【００６１】
検査補修装置１４の姿勢を安定させた後、回転ローラ２５を駆動して、アーム２０をベース２４に対して移動させる。本実施の形態では、図８ないし図１０における右に向かってアーム２０を移動させている。また、アーム２０をベース２４に対して移動させるのにあわせてエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを順次縮めて、アーム２０をエルボ４ａの外周に沿った形状としていく。最後に、両端部のエアシリンダ２１ａ，２１ｅを縮めることにより、アーム２０が、エルボ４ａに巻きつき、図１に示すような閉じた円形となる。このような手順により、狭隘な空間内であっても、アーム２０をライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の空間の通過に適した形状から、検査に適した形状に変化させることができる。
【００６２】
このようにして、検査補修装置１４の検査プローブ２３は、エルボ４ａの溶接線４９に接触する。エルボ４ａの溶接線４９に接触した検査プローブ２３は、超音波を発し、受けることなどにより、エルボ４ａの検査を行う。その後、回転ローラ２５を駆動してアーム２０を少し回転させる。これにより、検査プローブ２３をエルボ４ａの溶接線４９の別の位置に接触させる。その後、超音波を発し、受けることなどにより、エルボ４ａの溶接線の別の部分の検査を行う。順次、この作業を繰り返すことにより、アーム２０はエルボ４ａの周方向に走行し、エルボ４ａの外周全体にわたって溶接線４９の検査を行うことができる。
【００６３】
アーム２０を回転させる際には、エアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの全部または一部を伸ばして、検査プローブ２３がエルボ４ａと接触しない状態としてもよい。また、アーム２０を回転移動させながら、連続的に検査を行ってもよい。また、検査の際、監視カメラ３２によって、アーム２０などの動きを観察して、不具合の発生の有無を確認するなどしてもよい。
【００６４】
次に、２つのエアシリンダ２９，３０を伸ばしてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけた状態のまま、第２ロータリシリンダ２８をたとえば９０度回動させる。これにより、ベース２４がエルボ４ａの水平面内の溶接線と向かい合う位置まで移動する。この移動の際には、必要に応じてエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの全部または一部を伸ばし、アーム２０および検査プローブ２３がエルボ４ａと干渉しない状態としておく。
【００６５】
このようにして、アーム２０を、エルボ４ａの水平面内の溶接線４９に接触させる。その後、エルボ４ａの鉛直面内の溶接線４９の検査と同様に、水平面内の溶接線の検査を行う。
【００６６】
作業システムは、これらの一連の作業を自動で行えるように制御装置を有していてもよい。この制御装置は、ベース２４の傾斜角度、ベース２４の上下の移動量、アーム２０の回転角度、および、アクセス装置１５の走行距離を測定するセンサ群から信号を伝達される。伝達されたこれらの信号に基づいて、制御装置は、検査補修装置１４の位置、姿勢を認識し、所定の作業が行えるようにアクセス装置１５によって検査補修装置１４を移動させ、また検査補修装置１４の姿勢を変化させる。
【００６７】
本実施の形態では、アーム２０に検査プローブ２３を取り付けた用いた場合について説明したが、他の作業手段をとりつけてもよい。たとえば、検査プローブ２３の代わりに、レーザーピーニングヘッドを取り付けて、アーム２０を回転させながらエルボ４ａにレーザーピーニング処理を施してもよい。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、ジェットポンプ３のライザー管４の溶接線の点検、検査、補修などを行うにあたり、天井クレーンや作業台車を使用する必要がない。このため、燃料交換中であっても、並行して点検などを行うことができる。また、各種センサを設けることにより、装置の移動あるいは検査を自動化し、あるいは、遠隔操作することができる。その結果、作業に要する人手作業を削減するとともに、作業時間を短縮することができる。その結果、定検工程の短縮とコスト低減に寄与することができる。
【００６９】
本実施の形態の作業システムにおいて、第１ロータリシリンダ２７は、ベース２４を水平に対して傾ける傾斜手段として機能している。ベース２４を水平に対して傾けることにより、ベース２４の鉛直方向の投影面積が小さくなる。このため、検査補修装置１４を、ライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域を容易に通過させることができる。
【００７０】
さらに、複数の部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆをリンク２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで結合したアーム２０は、伸縮手段であるエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅによって、閉じた円形の状態からほぼ直線上に延びた状態に変化させることができる。つまり、アーム２０をベース２４から下方にほぼ直線上に垂れ下がった形状とすることにより、溶接線４９の検査などの際の円形の状態に比べて、鉛直方向への投影形状を小さくすることができる。したがって、検査補修装置１４をライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域を通過させることが、さらに容易になる。
【００７１】
したがって、本実施の形態によれば、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【００７２】
また、第１ロータリシリンダ２７は、駆動力の供給が遮断されると、回転自在の状態となる。このため、なんらかの不具合によって、検査補修装置１４への駆動力の供給がなくなった場合、第１ロータリシリンダ２７が回転自在の状態となり、アーム２０などに働く重力によって、ベース２４はいずれかの方向に最も傾いた姿勢となる。つまり、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢となる。
【００７３】
同様に、アーム２０の形状を変化させるエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、駆動力の供給が遮断されると、伸縮自在の状態となる。このため、何らかの不具合によって、検査補修装置１４への駆動力の供給がなくなった場合、全てのエアシリンダ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが伸縮自在の状態となり、重力によって、アーム２０はベース２４から垂れ下がった状態となる。つまり、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢となる。
【００７４】
このため、検査補修装置１４がライザーブレース９と原子炉圧力容器１との間の狭い領域よりも下方に位置しているときに駆動力の供給が遮断されても、容易にその狭い領域を通して検査補修装置１４を引き上げることができる。このように、本実施の形態によれば、作業システムあるいはこの作業システムに駆動力を与えるシステムなどに不具合が生じたとしても、検査補修装置１４を原子炉圧力容器１の外部に容易に取り出すことができる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
図１２は、本発明に係る作業システムの第２の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【００７６】
本実施の形態の検査補修装置は、第１の実施の形態における複数の部分が結合して変形可能なアーム２０（図１参照）の代わりに、単一のアーム４３を用いている。このアーム４３は、検査対象のエルボ４ａよりも若干大きい径のほぼ半円形に形成されている。
【００７７】
アーム４３は、ウオーム４１を介してベース２４に係合されている。ウオーム４１ａは、たとえばウオームホイールで回転センサ付駆動モータ４２ａに連結されている。アーム４３の両端部には、それぞれ検査プローブ４４ａ，４４ｂが駆動機構４５ａ，４５ｂを介して取り付けられている。
【００７８】
図１３は、本実施の形態における検査補修装置を下降させる際の姿勢を示す正面図である。図１４は、本実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す上面図である。図１５は、本実施の形態における検査補修装置がライザーブレース近傍を通過する状態を示す斜視図である。
【００７９】
ライザーブレース９の隙間を通過する際、検査補修装置は、検査時とは異なる姿勢をとる。ベース２４は、第１ロータリシリンダ２７の回動によって、上面が水平に対して傾いた状態になる。この際、回転センサ付駆動モータ４２ａによってウオーム４１ａを回転させ、アーム４３の姿勢を変化させる。これにより、２つの検査プローブ４４ａ，４４ｂが鉛直方向に並ぶ位置、すなわちアーム４３の鉛直方向への投影面積が最も小さくなる位置まで、アーム４３を回転移動する。その結果、ベース２４およびアーム４３は、検査時の姿勢に比べて、鉛直方向への投影形状が小さくなる。その結果、ライザーブレース９の隙間を通過しやすくなる。さらに、ウオーム４１ａを別の回転センサ付駆動モータ４２ｂに連結された別のウオーム４１ｂで移動させてもよい。
【００８０】
図１３に示す姿勢で下降した検査補修装置は、検査対象であるエルボ４ａの近傍に到達したら、図１２に示す姿勢に変化する。つまり、エルボ４ａの近傍に到達したときには、アーム４３が下に向かって開いた状態、すなわち、検査プローブ４４ａ，４４ｂが水平に向かい合う姿勢としておく。その姿勢で、アーム４３がエルボ４ａを囲む位置まで検査補修装置がさらに下降する。
【００８１】
図１６は、本実施の形態において検査補修装置の検査中の状態を示す側面図である。
【００８２】
このようにして、検査補修装置が検査位置まで到達したら、２つのエアシリンダ２９，３０が伸びてクランプ４７，４８を原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に向かって移動させる。それぞれのクランプ４７，４８が原子炉圧力容器１の内面およびライザー管４に押しつけられることによって、検査補修装置全体の姿勢が安定する。
【００８３】
図１７は、本実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す正面図である。図１８は、本実施の形態において検査補修装置による鉛直面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【００８４】
検査補修装置全体の姿勢が安定した後、回転センサ付駆動モータ４２ａによってウオーム４１ａを回転させる。これにより、アーム４３をエルボ４ａの外周に沿って回転させながら、アーム４３の両端に設けられた検査プローブ４４ａ，４４ｂでエルボ４ａの鉛直面内の溶接線４９の検査を行う。
【００８５】
２つの検査プローブ４４ａ，４４ｂをアーム４３の両端部に設けているため、アーム４３を１８０度回動させることにより、エルボ４ａの全周を検査することが可能である。また、監視カメラ４６で検査補修装置の移動作業から検査部位の検査状況までの一連の状況を確認できる。
【００８６】
図１９は、本実施の形態において検査補修装置による水平面内の検査対象を検査中の状態を示す斜視図である。
【００８７】
検査補修装置による鉛直面内の溶接線４９の検査が終了したら、第２ロータリシリンダ２８を９０度回動させてアーム４３が水平面内を回動できる姿勢に変化させる。これにより、水平面内の溶接線の検査を行うことができる。
【００８８】
このように、本実施の形態によれば、ジェットポンプ３のライザー管４の溶接線の点検、検査、補修などを行うにあたり、天井クレーンや作業台車を使用する必要がない。このため、燃料交換中であっても、並行して点検などを行うことができる。また、各種センサを設けることにより、装置の移動あるいは検査を自動化し、あるいは、遠隔操作することができる。その結果、作業に要する人手作業を削減するとともに、作業時間を短縮することができる。その結果、定検工程の短縮とコスト低減に寄与することができる。
【００８９】
また、ライザーブレース近傍などを通過させる際には、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢に変化させることができる。このため、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【００９０】
［第３の実施の形態］
図２０は、本発明に係る作業システムの第３の実施の形態におけるアクセス装置の側面図である。
【００９１】
本実施の形態の作業システムは、吊り具５０を有している。アクセス装置１５は、吊り具５０によって吊りあげられる。
【００９２】
吊り具５０は、たとえば直方体の枠構造に形成される。吊り具５０の下端には、水平方向に延びる掴み部５１ａ，５１ｂが設けられている。掴み部５１ａ，５１ｂは、アクセス装置１５に形成された水平方向の開口に係合している。
【００９３】
吊り具５０の上面には、吊り金具５２が取り付けられている。吊り金具５２は、ホイスト、クレーンあるいは遊泳移動する搬送ビークルによって把持される。
【００９４】
このような吊り具５０を用いると、作業システムの搬送作業の信頼性が向上し、また、移動の作業時間が短縮される。また、遊泳移動する搬送ビークルを適用するとクレーンを使用することなくアクセス装置１５の設置や移動が可能となる。つまり、定検作業における他の作業との干渉を少なくすることができる。
【００９５】
［第４の実施の形態］
図２１は、本発明に係る作業システムの第４の実施の形態における検査補修装置の正面図である。
【００９６】
本実施の形態の検査補修装置は、第２の実施の形態における伸縮ガイド１９、第１ロータリシリンダ２７などの代わりに、２本のケーブル５３を有している。検査補修装置は、これらの２本のケーブル５３でアクセス装置１５（図４参照）から吊り下げられている。２本のケーブル５３は、連結部材５５に結合されている。連結部材５５は、ベース２４に固定されている。アクセス装置１５には、２つのケーブル処理装置１７（図４参照）が設けられていて、２本のケーブル５３は、独立して繰り出され、あるいは巻き取られる。
【００９７】
検査時には、検査補修装置は、２本のケーブル５３の繰り出し量を同じとして、ベース２４の上面が水平になるようにする。これにより、第２の実施の形態と同様の検査を行うことができる。
【００９８】
ライザーブレース９（図１参照）の隙間を通過する際、検査補修装置は、一方のケーブル５３の繰り出し量を他方に比べて短くすることにより、ベース２４の上面が水平に対して傾いた状態とする。これにより、第２の実施の形態におけるライザーブレース９の隙間を通過する際の姿勢（図１３参照）と同様の姿勢をとることができる。
【００９９】
このように、本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、ライザーブレース近傍などを通過させる際には、鉛直方向の投影面積が小さい姿勢に変化させることができる。このため、沸騰水型原子炉のジェットポンプ近傍などの狭隘な領域に設置された配管の溶接部の洗浄、点検、検査予防保全、補修などの作業が容易に行える。
【０１００】
また、２本のケーブル５３の繰り出し量あるいは巻き取り量に差を持たせることによりベース２４を傾けるができる。ケーブル５３の繰り出しあるいは巻き取りは、水面よりも上方に位置するアクセス装置１５上で行われている。このため、何らかの不具合が生じた場合であっても、水面より上方での作業でベース２４の姿勢を変化させることができる。このため、何らかの不具合が生じた場合であっても、容易に、ライザーブレースの隙間などの狭隘な領域を通過させて検査補修装置を引き上げ、不具合に対応することができる。
【０１０１】
［他の実施形態］
上述の各実施形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１…原子炉圧力容器、２…シュラウド、３…ジェットポンプ、４…ライザー管、４ａ…エルボ、５…インレットミキサ、８…ディフューザ、９…ライザーブレース、１０…上部リング、１１…シュラウドラグ、１２…ＬＰＣＩカップリング、１３…炉心スプレイ配管、１４…検査補修装置、１５…アクセス装置、１６…台車、１７…ケーブル処理装置、１８…ケーブル、１９…伸縮ガイド、２０…アーム、２１…エアシリンダ、２２…リンク、２３…検査プローブ、２４…ベース、２５…回転ローラ、２６…ガイドローラ、２７…第１ロータリシリンダ、２８…第２ロータリシリンダ、２９，３０…エアシリンダ、３１…回転センサ付駆動モータ、３２…監視カメラ、３３…車輪、３４…ガイド輪、３５…補助輪、３６…スライド機構、３７…位置検出センサ、３８…ケーブルガイド、３９…滑車、４０…回転センサ、４１…ウオーム、４２…回転センサ付駆動モータ、４３…アーム、４４…検査プローブ、４５…駆動機構、４６…監視カメラ、４７，４８…クランプ、４９…溶接線、５０…吊り具、５１…掴み部、５２…吊り金具、５３…ケーブル、５５…連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の作業対象に対して所定の作業を行う作業システムにおいて、
ベースと、
前記ベースを水平に対して傾斜させる傾斜手段と、
前記ベースを上下に移動させる昇降手段と、
前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びるアームと、
前記アームを回動させる回転手段と、
前記アームに取り付けられた作業手段と、
を有することを特徴とする作業システム。
【請求項２】
前記アームは相対的に回転可能な連結部で連結された第１部分および第２部分と前記連結部を挟んで前記第１部分および前記第２部分に結合されて伸縮する伸縮手段とを備えることを特徴とする作業システム。
【請求項３】
前記伸縮手段は外部から駆動力を供給されて伸縮するものであって、その駆動力の供給が遮断されると伸縮自在となるものであることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
【請求項４】
前記傾斜手段は外部から駆動力を供給されて回動する回動機構であって、その駆動力の供給が遮断されると回動自在となるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項５】
前記傾斜手段は独立して繰り出しおよび巻き取りが可能な鉛直方向に延びる２本のロープであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項６】
前記アームの回動面が変化するように前記ベースを旋回させる旋回手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項７】
前記アームは半円状に形成され、前記作業手段は前記アームの両端部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
【請求項８】
前記ベースに固定されたカメラをさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項９】
前記昇降手段は鉛直方向に延びそれぞれ直線状の溝が形成され互いにそれらの溝に係合した複数のプレートとこれらのプレートを前記溝に沿って移動させるケーブルとを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項１０】
前記作業対象は原子炉圧力容器とこの原子炉圧力容器内に設けられた円筒状の構造物との間に設けられた配管であって、
前記原子炉圧力容器の内面と前記円筒状の構造物の間の空間で互いに対向する２つの面に向かってそれぞれ突出して前記ベースを固定する固定手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項１１】
前記構造物の上端縁上を走行し前記ベースを吊り下げるアクセス装置をさらに有することを特徴とする請求項１１項に記載の作業システム。
【請求項１２】
前記ベースの水平に対する傾斜角度と前記ベースの上下の移動量と前記アームの回動角度と前記アクセス装置の走行距離をそれぞれ測定するセンサ群と、前記センサ群から伝達される信号に基づいて前記傾斜手段と前記昇降手段と前記アームと前記回転手段と前記アクセス装置とを制御する制御装置をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の作業システム。
【請求項１３】
管状の作業対象に対してベースと前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びて回動可能なアームと前記アームに取り付けられた作業手段を備えた作業システムで所定の作業を行う作業方法において、
前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第１工程と、
前記第１工程の後に、前記ベースを前記作業対象に向かって下降させる第２工程と、
前記第２工程の後に、前記ベースの姿勢を水平に戻し、前記アームを回動させながら前記作業手段によって前記作業対象に対して作業を行う第３工程と、
前記第３工程の後に、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第４工程と、
前記第４工程の後に、前記ベースを上昇させる第５工程と、
を有することを特徴とする作業方法。
【請求項１】
管状の作業対象に対して所定の作業を行う作業システムにおいて、
ベースと、
前記ベースを水平に対して傾斜させる傾斜手段と、
前記ベースを上下に移動させる昇降手段と、
前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びるアームと、
前記アームを回動させる回転手段と、
前記アームに取り付けられた作業手段と、
を有することを特徴とする作業システム。
【請求項２】
前記アームは相対的に回転可能な連結部で連結された第１部分および第２部分と前記連結部を挟んで前記第１部分および前記第２部分に結合されて伸縮する伸縮手段とを備えることを特徴とする作業システム。
【請求項３】
前記伸縮手段は外部から駆動力を供給されて伸縮するものであって、その駆動力の供給が遮断されると伸縮自在となるものであることを特徴とする請求項２に記載の作業システム。
【請求項４】
前記傾斜手段は外部から駆動力を供給されて回動する回動機構であって、その駆動力の供給が遮断されると回動自在となるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項５】
前記傾斜手段は独立して繰り出しおよび巻き取りが可能な鉛直方向に延びる２本のロープであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項６】
前記アームの回動面が変化するように前記ベースを旋回させる旋回手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項７】
前記アームは半円状に形成され、前記作業手段は前記アームの両端部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の作業システム。
【請求項８】
前記ベースに固定されたカメラをさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項９】
前記昇降手段は鉛直方向に延びそれぞれ直線状の溝が形成され互いにそれらの溝に係合した複数のプレートとこれらのプレートを前記溝に沿って移動させるケーブルとを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項１０】
前記作業対象は原子炉圧力容器とこの原子炉圧力容器内に設けられた円筒状の構造物との間に設けられた配管であって、
前記原子炉圧力容器の内面と前記円筒状の構造物の間の空間で互いに対向する２つの面に向かってそれぞれ突出して前記ベースを固定する固定手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の作業システム。
【請求項１１】
前記構造物の上端縁上を走行し前記ベースを吊り下げるアクセス装置をさらに有することを特徴とする請求項１１項に記載の作業システム。
【請求項１２】
前記ベースの水平に対する傾斜角度と前記ベースの上下の移動量と前記アームの回動角度と前記アクセス装置の走行距離をそれぞれ測定するセンサ群と、前記センサ群から伝達される信号に基づいて前記傾斜手段と前記昇降手段と前記アームと前記回転手段と前記アクセス装置とを制御する制御装置をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の作業システム。
【請求項１３】
管状の作業対象に対してベースと前記ベースに取り付けられて前記作業対象の外面に沿って延びて回動可能なアームと前記アームに取り付けられた作業手段を備えた作業システムで所定の作業を行う作業方法において、
前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第１工程と、
前記第１工程の後に、前記ベースを前記作業対象に向かって下降させる第２工程と、
前記第２工程の後に、前記ベースの姿勢を水平に戻し、前記アームを回動させながら前記作業手段によって前記作業対象に対して作業を行う第３工程と、
前記第３工程の後に、前記ベースを水平に対して傾斜させ、前記アームを回動させて前記ベースおよび前記アームの鉛直方向への投影面積を減少させる第４工程と、
前記第４工程の後に、前記ベースを上昇させる第５工程と、
を有することを特徴とする作業方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−９３２２８（Ｐ２０１２−９３２２８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０８５８（Ｐ２０１０−２４０８５８）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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