原子炉容器における遠隔作業用マニピュレータ
【課題】原子炉容器の接近しにくい領域で保守作業を実行するために核放射環境の中で遠隔制御の水中操作を実行するためのマニピュレータ（１０）が開示される。
【解決手段】原子炉容器内の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためにマニピュレータ（１０）が容器の中の障害物を乗り越えて当該場所に到達できるように、マニピュレータ（１０）は６つの自由度で運動自在である。マニピュレータ（１０）は、原子炉容器にマニピュレータ（１０）を挿入し且つ原子炉容器からマニピュレータ（１０）を取り出すと共に、容器の中でマニピュレータ（１０）を回転させるための軸方向駆動部（１２）を含む。マニピュレータ（１０）は、到達しにくい場所への接近を更に容易にするために展開自在である２つの回転継手（１８、４０）及び３つのピボット継手（３４、３６、４２）を備えるアーム２０を更に含む。
【解決手段】原子炉容器内の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためにマニピュレータ（１０）が容器の中の障害物を乗り越えて当該場所に到達できるように、マニピュレータ（１０）は６つの自由度で運動自在である。マニピュレータ（１０）は、原子炉容器にマニピュレータ（１０）を挿入し且つ原子炉容器からマニピュレータ（１０）を取り出すと共に、容器の中でマニピュレータ（１０）を回転させるための軸方向駆動部（１２）を含む。マニピュレータ（１０）は、到達しにくい場所への接近を更に容易にするために展開自在である２つの回転継手（１８、４０）及び３つのピボット継手（３４、３６、４２）を備えるアーム２０を更に含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電装置に関し、特に、原子炉容器に配置された構成要素の溶接部における応力腐食割れを軽減するのを補助するためのツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたる原子力発電装置の運転経験から、原子炉容器構成要素の老化による劣化の制御を有効に実行しないと、プラントの安全性及び耐久性が危うくなることがわかっている。適切な安全余裕が残されるように、すなわち通常動作条件の範囲を超える完全性及び機能性が確保されるように、原子炉容器構成要素の老化を効果的に管理しなければならない。
【０００３】
沸騰水型軽水炉（「ＢＷＲ」）原子力発電装置は、ある特定の国々においてかなり長い間商業運転されている。この期間中、ステンレス鋼及びInconel 182溶接材料から製造された原子炉構成要素に応力腐食割れ（「ＳＣＣ」）が発生したことが判明している。応力腐食割れは、引っ張り応力及びＢＷＲ環境のような「腐食」環境の影響を受けやすい合金の亀裂の始まり及び臨界未満の亀裂の成長を表す用語である。
【０００４】
ＢＷＲの内部構成要素及び溶接部における応力腐食割れを予防軽減するために、ＢＷＲ事業者の中には、ＳＣＣを発生しやすい原子炉内部構成要素の修理及び交換並びに溶接領域の応力腐食割れを軽減するための構成要素溶接部のブラッシングを含む予防保守プログラムを開始した者もいる。内部構成要素溶接部のブラッシングに関する問題点の１つは、保守用ツールが届かない遠隔場所にある溶接部に接近できるようにすることである。
【０００５】
差圧／ホウ酸水注入（「ｄＰ／ＳＬＣ」）ライン浸透溶接継手は、溶接継手及び隣接ゾーンのブラッシングにより応力腐食割れを軽減できる利点がある遠隔場所の溶接継手の一例である。ｄＰ／ＳＬＣ浸透溶接継手に接近する場合の問題の１つは、原子炉容器のボトムヘッドの最も外側の周囲領域に対して１８０°の方位角に配置されるｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の場所である。ｄＰ／ＳＬＣ浸透溶接継手に接近する場合の第２の問題は、例えば図１に示されるように、使用されなくなった振動センサ計器ストリング１３並びにストリング１３をｄＰ／ＳＬＣパイプに保持するために使用されるクリップ及びシュラウド１５の存在が継手に接近する際の妨げになることである。
【０００６】
原子炉の内部構成要素の流れ誘発振動は、それらの構成要素の疲労に起因する亀裂及び／又は障害を引き起こす場合がある。原子炉における構成要素の障害と関連して安全上の危害が及ぶおそれがあるため、振動誘発損傷を受けやすい内部構成要素の状態又は条件を監視することも必要である。原子炉における流れ誘発振動を判定するために監視される原子炉内部構成要素の１つは、炉心モニタハウジング（ＩＣＭＨ）である。炉心モニタ支持構体により支持される炉心モニタ計器の中に配置された中性子束モニタによって炉心出力が監視される。各炉心モニタ支持構体は計測機器案内管及び炉心モニタハウジングを含む。炉心モニタハウジングの外面に振動センサが取り付けられる。
【０００７】
沸騰水型軽水炉（「ＢＷＲ」）の内部構成要素及び溶接部の応力腐食割れを予防軽減するために使用可能であり、ＢＷＲ容器を遠隔場所から保守するツールを設計販売しているツール販売業者もある。原子炉容器の底部への接近は、容器内の種々の構造によって通常妨げられる。従って、それらの障害物を乗り越えて原子炉容器の底部まで到達するようにツールを構成することは難しい。ツールの中には複数の部材から成るマニピュレータを含むものもあり、マニピュレータの部材を容器内部の作業場所まで挿入した後、マニピュレータを使用すべき容器内の場所で部材は組み立てられる。そのようなツールの多くは、原子炉容器の最上部まで延出する操作ポールを技術者が利用することによって操作される。しかし、原子炉を保守するために必要な作業を実行するためにポールを使用してツールを適切に操作できない技術者は多い。一体型のマニピュレータであれば、分割型マニピュレータの部品を挿入して組み立て、更に使用後にツール部品を解体し、取り出すために必要とされる時間が不要になるだろう。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の例示的な一実施形態において、原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためのマニピュレータは、フレームと、フレームを回転させる軸方向駆動部と、フレームの中に取り付けられた展開自在のアームとを具備し、アームは、軸方向駆動部に装着された第１の回転継手と、第１の回転継手と延長部材の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手と、延長部材の第２の端部に装着された第２のピボット継手と、第２のピボット継手に装着された第２の回転継手と、第２の回転継手に装着された第３のピボット継手と、第３のピボット継手に取り付けられたツールとを具備する。
【０００９】
本発明の別の例示的な実施形態において、原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためのマニピュレータは、フレームと、フレームを回転させる軸方向駆動部と、フレームの中に取り付けられた展開自在のアームとを具備し、アームは、軸方向駆動部に装着された第１の回転継手と、第１の回転継手と延長部材の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手と、延長部材の第２の端部に装着された第２のピボット継手と、第２のピボット継手に装着された第２の回転継手と、第２の回転継手に装着された第３のピボット継手と、第３のピボット継手に取り付けられたツールとを具備し、フレームは、上部プレートと、マニピュレータを原子炉容器の種々の構成要素にクランプする複数のラッチを含むベースに取り付けられた底部プレートとを含み且つ原子炉容器の内部への挿入及び原子炉容器からの取り出しのためにフレームの中でアームを伸縮自在にするような直線寸法を有し、３つのピボット継手は対応するウォーム歯車に装着された対応する可逆サーボ機構によりそれぞれ運動され且つ２つの回転継手は対応する可逆サーボ機構によりそれぞれ回転される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は振動センサ計器、ストリング並びにストリングをｄＰ／ＳＬＣパイプに保持するクリップ及びシュラウドを有するｄＰ／ＳＬＣパイプを示した平面斜視図である。
【図２】図２は原子炉容器の炉心支持板を通して挿入及び取り出し可能なように構成された本発明のマニピュレータを示した側面図である。
【図３】図３はマニピュレータに６つの運動自由度を与える種々の継手を示すために図２のマニピュレータを展開構成で示した平面斜視図である。
【図４】図４はマニピュレータに含まれるいくつかのピボット継手及び回転継手を動作させるために使用される駆動部を示したマニピュレータの横断面図である。
【図５】図５は原子炉容器のトップガイド及び炉心支持板を通して原子炉容器の中まで降下されたマニピュレータを示した平面図である。
【図６】図６はマニピュレータの端部に装着された超高圧水ジェットにより放出される水を使用して小型ｄＰ／ＳＬＣパイプの背後のクリップを除去するためにクリップに接近している状態の原子炉容器ヘッドに装着されたマニピュレータを示した平面斜視図である。
【図７】図７はマニピュレータを所定の場所に保持するためにラッチが展開位置にある状態で制御棒駆動機構ハウジング（「ＣＲＤＨ」）の最上部に取り付けられたマニピュレータを示した部分横断面図である。
【図８】図８は本発明のマニピュレータと共に使用可能なグリッパツールの一例を示した斜視図である。
【図９】図９は本発明のマニピュレータと共に使用可能なカッタツールの一例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、原子炉容器の遠隔場所における保守作業を実行するためのマニピュレータツールである。マニピュレータは、ＢＷＲの内部構成要素及び溶接部における応力腐食割れを予防軽減するために使用可能である。疲労から発生する亀裂及び／又は構成要素の障害を軽減することと関連して炉心モニタハウジングを検査し且つ保守するためにマニピュレータを変形することも可能である。遠隔場所に接近するために原子炉容器の内側の障害物を乗り越えられるように、マニピュレータは６つの運動自由度を有する。
【００１２】
図２は、原子炉容器のトップガイド１９及び炉心支持板２１（図５）を通して挿入及び取り出し可能であるように構成された本発明のマニピュレータ１０を示した側面図である。この構成において、マニピュレータ１０の半径方向寸法を最小限に抑えるために、取り付けフレーム２２の中に取り付けられた展開自在のアーム２０は、アーム２０の部品である回転継手及びピボット継手のすべてがほぼ軸方向に整列されるように配置される。
【００１３】
図３は、アーム２０に６つの運動自由度を与える種々の回転継手及びピボット継手を示すためにアーム２０を展開構成にしたマニピュレータ１０の平面斜視図である。図４は、マニピュレータに含まれるいくつかの継手を動作させるために使用される駆動部を示したマニピュレータのアーム２０の横断面図である。
【００１４】
まず図２及び図３を参照して説明すると、マニピュレータ１０は軸方向駆動部１２を含む。軸方向駆動部１２は、マニピュレータ１０を原子炉容器に対して上下動させると共に、原子炉容器の内部で回転させる。この運動を実現するために、軸方向駆動部１２は、マニピュレータ１０を上下動させ且つ原子炉容器の内部で運動させるために使用されるモノレールホイスト（図示せず）に装着されるように構成される。
【００１５】
軸方向駆動部１２に装着された駆動軸１４は、取り付けフレーム２２の一部である上部プレート２４の上に取り付けられた線形軸受１６を貫通する。取り付けフレーム２２の中に取り付けられたアーム２０は、原子炉容器の保守に使用されるいくつかのツールのうち１つを操作するために展開される。駆動軸１４の基端部２３は軸方向駆動部１２に装着され、駆動軸１４の先端部２５はアーム２０に装着される。取り付けフレーム２２は、上部プレート２４の他に、ベース２７に装着されたベースプレート２６を更に含む。ベース２７に設けられた複数のラッチ２８（図７）は、原子炉容器の底部に配置された制御棒駆動機構ハウジング３０（「ＣＲＤＨ」）などの原子炉の内部の構成要素にベース２７をクランプするために使用される。ベースプレート２６を上部プレート２４に接合している２つのスペーサロッド３２は、取り付けフレーム２２の中の挿入位置及び取り出し位置（図２）までアーム２０を伸縮可能であるような寸法をそれぞれ有する。尚、２つのスペーサロッドが図示されているが、３つ以上のスペーサロッド３２又はハーフパイプ（必要に応じて背面を旋回させるための底部窓を有する）が使用されてもよいだろう。更に、曲げ強さを向上するために、フレーム２２を形成する構成要素をアルミニウムではなく、ステンレス鋼から製造することも可能だろう。軸方向駆動部１２は、駆動軸１４を上下動させることにより取り付けフレーム２２の中でアーム２０を上下動させるために使用される。
【００１６】
駆動軸１４の先端部２５にプレート１７が装着される。プレート１７は、アーム２０を更に回転させるアーム２０の第１の回転継手１８に装着される。第１の回転継手１８に１対のアーム５４を介して第１のピボット継手３４が回転自在に装着される。第１のピボット継手３４に円筒形の延長部材３８が堅固に装着され、延長部材３８は第１のピボット継手３４と、延長部材３８の反対側の端部に同様に堅固に装着された第２のピボット継手３６との間に延出する。第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６は、展開自在のアーム２０の運動において第１の回動運動自由度及び第２の回動運動自由度を与える。
【００１７】
第２のピボット継手に１対のアーム６９を介して第２の回転継手４０が回転自在に装着される。第２の回転継手４０は、原子炉容器内部で保守作業を実行するために展開自在のアーム２０の第２の回転運動自由度を与える。アーム２０に更なる運動自由度を与えるために、第２の回転継手４０に第３のピボット継手４２が堅固に装着されており、原子炉容器を保守するために種々のツールをアーム２０に装着するコネクタ４４は第３のピボット継手４２に取り付けられる。マニピュレータ１０と共に使用できるツールの１つは、先に説明した振動センサ計器のストリング、クリップ及びシュラウドなどの部品を除去するために使用可能な超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８である。水ジェット４８は図３及び図６に示される。応力腐食割れを軽減するためにいくつかの溶接部まで接近しブラッシングできるように原子炉容器構成要素からストリング１３並びにクリップ及びシュラウド１５を除去するために、水ジェット４８は超高圧の水のジェットをそれらの部品に向けて放出させる。図３及び図６に示されるように、水ジェット４８に装着されたホース４６は、原子炉容器内部で除去される装置に向けてジェット４８によりノズル４９を介して噴き付けられる高圧水を供給する。
【００１８】
図４は、原子炉容器の内部で保守作業を実行するために使用される５つの運動自由度をアーム２０に与えるために使用される種々の駆動部を示したアーム２０の横断面図である。図４からわかるように、第１の回転継手１８は第１の可逆サーボ機構（「サーボ」）５０を含む。サーボ５０は電動機、あるいは油圧駆動装置又は空気圧駆動装置であってもよい。サーボ５０から延出する軸５２が回転することにより起こる回転は、アーム２０の内部で第１の回転運動自由度を与える。軸５２が回転することにより、第１のピボット継手３４、第２のピボット継手３６、第２の回転継手４０及び第３のピボット継手４２が回転する。尚、第１のサーボ５０は３６０°の旋回半径で第１の回転継手３４を回転させることが可能であるが、回転によってワイヤが螺旋状にねじれないようにするために、通常、第１のサーボ５０は第１の回転継手を＋／−１８０°の範囲で回転させる。
【００１９】
次に第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６を見てみると、図４からわかるように、第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６はウォーム歯車により回転される。円筒３８の中に第２の可逆サーボ５６及び第３の可逆サーボ５８が取り付けられる。第２のサーボ５６に装着された第２の軸６２は、第１のピボット継手３４の一部である筐体６６の回転軸に係止された第１のウォーム歯車６４と係合し且つ第１のウォーム歯車６４を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第２のサーボ５６の動作によりウォーム６２が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車６４は第１の方向に回転されて第１のピボット継手３４を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム６２が反対方向に回転された場合、ウォーム６２はウォーム歯車６４を同様に反対方向に回転させるので、第１のピボット継手３４も逆方向に動く。ウォーム６２及びウォーム歯車６４は、第１のピボット継手３４をツール１０の長手方向軸から９０°回転させることが可能である。
【００２０】
第１のピボット継手３４と同様に、第２のピボット継手３６は、円筒３８の中に第２のサーボ５６と対向するように取り付けられた第３のサーボ５８により運動される。第３のサーボ５８に装着された第３の軸６８も、第２のピボット継手３６の一部である筐体７２の回転軸に係止されたウォーム歯車７０と係合し且つウォーム歯車７０を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第３のサーボ５８の動作によりウォーム６８が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車７０は第１の方向に回転されて第２のピボット継手３６を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム６８が反対方向に回転された場合、ウォーム６８はウォーム歯車７０を同様に反対方向に回転させるので、第２のピボット継手３６も逆方向に動く。ウォーム６８及びウォーム歯車７０は、第２のピボット継手３６を延長部材３８の長手方向軸に関して１８０°回転させることが可能である。
【００２１】
第２の回転継手４０は、円筒形の延長部材７８の中に取り付けられた第４の可逆サーボ７６を含む。第４のサーボ７６から軸７４が延出している。アーム２０の中で第２の回転運動自由度を与えるように第２の回転継手４０を＋／−１８０°回転させるために、第４のサーボ７６は軸７４を回転させる。
【００２２】
第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６と同様に、第３のピボット継手４２も、第４のサーボ７６を収納する円筒７８の中に取り付けられた第５の可逆サーボ８０により回転される。第５のサーボ８０は円筒７８の中に第４のサーボ７６と対向するように配置される。第５のサーボ８０から延出する第５の軸８２は、第３のピボット継手４２の一部である筐体８６の回転軸に係止されたウォーム歯車８４と係合し且つウォーム歯車８４を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第５のサーボ８０の動作によりウォーム８２が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車８４は第１の方向に回転されて第３のピボット継手４２を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム８２が反対方向に回転された場合、ウォーム８２はウォーム歯車８４を同様に反対方向に回転させるので、第３のピボット継手４２も逆方向に動く。
【００２３】
マニピュレータ１０は、原子炉容器などの核放射環境の中で水中動作するように設計されている。原子炉容器の接近が難しい領域で保守作業を実行するためのツールを操作するために、マニピュレータ１０は遠隔操作可能に設計されている。尚、図示の便宜上、マニピュレータ１０は超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８を使用して動作するものとして示されるが、マニピュレータ１０は、水ジェットツール４８、カメラ、グリッパ、カッタ及びブラシを含む特定の用途に使用される多数のツールを操作するように設計される。ブラシツールは、腐食を軽減するために原子炉容器内部の所望の場所に複数の剛毛を当接させ、回転させるための回転ツールであるのが好ましいが、マニピュレータと組み合わせて他のブラシ構成が使用されてもよい。そのようなツールは、所定の用途に合わせて所定のツールを運動させるのに適する１つ以上の回転継手及び／又はピボット継手に装着され、原子炉容器内部で所定の保守作業を行うのに必要な運動を実行するために電気、空気圧及び／又は油圧により制御可能である。更に、ツールは核放射環境の中で水中動作可能である。
【００２４】
前述のように、図３及び図６は、応力腐食割れを軽減するために溶接部に接近しブラッシングできるように原子炉容器から除去される部品に向けて超高圧水ジェットを放出するために使用可能な超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８を示す。図３及び図６に示されるように、水ジェット４８は第３のピボット継手４２に取り付けられる。更に、図３及び図６に示されるように、原子炉容器内部で除去されるべき装置に向けて水ジェット４８からノズル４９を介して噴き付けられる高圧水を供給するために、ホース４６が水ジェット４８に装着される。
【００２５】
図６は、ｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の背後のクリップ及びシュラウド１５を水ジェット４８により放出される水を使用して除去するためにクリップ及びシュラウド１５に接近するように原子炉容器ヘッドに装着されたマニピュレータ１０を示した平面斜視図である。モノレールホイスト（図示せず）に装着された軸方向駆動部１２により、マニピュレータ１０は所定の場所に位置決めされる。モノレールホイストは、上下動により原子炉容器に対してマニピュレータ１０を出し入れすると共に原子炉容器の中で回転する。図５は、原子炉容器のトップガイド１９及び炉心支持板２１を介して原子炉容器の中まで下降された状態のマニピュレータ１０を示した平面図である。図２は、トップガイド１９及び炉心支持板２１を介して実行される挿入（及び取り出し）時の構成のマニピュレータ１０を示す。図２に示されるように、この構成において、アーム２０を取り付けフレーム２２の中に位置決めするためにアーム２０の部品である回転継手及びピボット継手のすべてがほぼ軸方向に整列された状態にあり、それによりマニピュレータ１０の半径方向寸法を最小限にするように、展開自在のアーム２０は位置決めされる。
【００２６】
マニピュレータ１０を原子炉容器の中の所望の場所に位置決めする場所までトップガイド１９及び炉心支持板２１を介してマニピュレータ１０が下降された後、マニピュレータ１０のベース２７は原子炉容器の中の選択された１つの構成要素の上方に位置決めされる。従って、例えば図６は、原子炉容器の底部に配置された制御棒駆動機構ハウジング３０（「ＣＲＤＨ」）の上方に位置決めされたベース２７を示す。次に、ベース２７を制御棒駆動機構ハウジング３０にクランプするために、ベース２７に設けられた複数のラッチ２８が使用される。図７は、マニピュレータ１０を所定の場所に保持するためにラッチ２８によってＣＲＤＨ３０の最上部に展開位置で設置されたマニピュレータ１０を示した部分横断面図である。マニピュレータ１０がＣＲＤＨ３０にクランプされた時点で、アーム２０は図３に示されるように展開され、その後、図６に示されるように、水ジェット４８などのツールを何らかの作業を実行するための所望の位置まで更に移動するために、アーム２０を形成するいくつかの回転継手及びピボット継手は遠隔操作される。図６に示されるように、水ジェット４８は、水ジェット４８から放出される水を使用してｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の背後のクリップ及びシュラウド１５を除去するためにクリップ及びシュラウド１５に接近しつつある。
【００２７】
ツール１０から原子炉容器の最上部までケーブル（図示せず）が延出する。サーボからのフィードバックは、マニピュレータコントローラに位置情報を提供する。ビデオカメラ（図示せず）は、原子炉容器内部におけるツール１０の位置の画像をオペレータに提供する。オペレータが操作するジョイスティックの動きをマニピュレータ１０の運動に変換することによりオペレータを補助するヒューマンインタフェース（図示せず）を介して、オペレータはツールを制御する。
【００２８】
図８及び図９は、特定の用途に合わせて操作するように設計されたマニピュレータ１０の別のツールの２つの実施例を示す。従って、図８は、マニピュレータ１０のアーム２０と組み合わせて使用されてもよい把持のための１対のあご９２を有するグリッパツール９０の一実施例を示した斜視図である。図９は、マニピュレータ１０のアーム２０と組み合わせて使用されてもよい切断のための１対のあご９６を有するカッタツール９４の一実施例を示した斜視図である。
【００２９】
現時点で最も実用的で好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、開示された実施形態に本発明が限定されてはならず、本発明は添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に含まれる種々の変形及び同等の構成を包含することが意図されると理解すべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１０ マニピュレータ
１２ 軸方向駆動部
１４ 駆動軸
１６ 線形軸受
１８ 第１の回転継手
２０ 展開自在のアーム
２２ 取り付けフレーム
２４ 上部プレート
２６ ベースプレート
２７ ベース
２８ ラッチ
３４ 第１のピボット継手
３６ 第２のピボット継手
３８ 延長部材
４０ 第２の回転継手
４２ 第３のピボット継手
４８ 超高圧水ジェット
５０ 第１の可逆サーボ機構
５２ 第１の軸
５６ 第２の可逆サーボ
５８ 第３の可逆サーボ
６２ 第２の軸（ウォーム）
６４ 第１のウォーム歯車
６８ 第３の軸（ウォーム）
７０ 第２のウォーム歯車
７４ 第４の軸
７６ 第４の可逆サーボ
８０ 第５の可逆サーボ
８２ 第５の軸
９０ グリッパツール
９４ カッタツール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電装置に関し、特に、原子炉容器に配置された構成要素の溶接部における応力腐食割れを軽減するのを補助するためのツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたる原子力発電装置の運転経験から、原子炉容器構成要素の老化による劣化の制御を有効に実行しないと、プラントの安全性及び耐久性が危うくなることがわかっている。適切な安全余裕が残されるように、すなわち通常動作条件の範囲を超える完全性及び機能性が確保されるように、原子炉容器構成要素の老化を効果的に管理しなければならない。
【０００３】
沸騰水型軽水炉（「ＢＷＲ」）原子力発電装置は、ある特定の国々においてかなり長い間商業運転されている。この期間中、ステンレス鋼及びInconel 182溶接材料から製造された原子炉構成要素に応力腐食割れ（「ＳＣＣ」）が発生したことが判明している。応力腐食割れは、引っ張り応力及びＢＷＲ環境のような「腐食」環境の影響を受けやすい合金の亀裂の始まり及び臨界未満の亀裂の成長を表す用語である。
【０００４】
ＢＷＲの内部構成要素及び溶接部における応力腐食割れを予防軽減するために、ＢＷＲ事業者の中には、ＳＣＣを発生しやすい原子炉内部構成要素の修理及び交換並びに溶接領域の応力腐食割れを軽減するための構成要素溶接部のブラッシングを含む予防保守プログラムを開始した者もいる。内部構成要素溶接部のブラッシングに関する問題点の１つは、保守用ツールが届かない遠隔場所にある溶接部に接近できるようにすることである。
【０００５】
差圧／ホウ酸水注入（「ｄＰ／ＳＬＣ」）ライン浸透溶接継手は、溶接継手及び隣接ゾーンのブラッシングにより応力腐食割れを軽減できる利点がある遠隔場所の溶接継手の一例である。ｄＰ／ＳＬＣ浸透溶接継手に接近する場合の問題の１つは、原子炉容器のボトムヘッドの最も外側の周囲領域に対して１８０°の方位角に配置されるｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の場所である。ｄＰ／ＳＬＣ浸透溶接継手に接近する場合の第２の問題は、例えば図１に示されるように、使用されなくなった振動センサ計器ストリング１３並びにストリング１３をｄＰ／ＳＬＣパイプに保持するために使用されるクリップ及びシュラウド１５の存在が継手に接近する際の妨げになることである。
【０００６】
原子炉の内部構成要素の流れ誘発振動は、それらの構成要素の疲労に起因する亀裂及び／又は障害を引き起こす場合がある。原子炉における構成要素の障害と関連して安全上の危害が及ぶおそれがあるため、振動誘発損傷を受けやすい内部構成要素の状態又は条件を監視することも必要である。原子炉における流れ誘発振動を判定するために監視される原子炉内部構成要素の１つは、炉心モニタハウジング（ＩＣＭＨ）である。炉心モニタ支持構体により支持される炉心モニタ計器の中に配置された中性子束モニタによって炉心出力が監視される。各炉心モニタ支持構体は計測機器案内管及び炉心モニタハウジングを含む。炉心モニタハウジングの外面に振動センサが取り付けられる。
【０００７】
沸騰水型軽水炉（「ＢＷＲ」）の内部構成要素及び溶接部の応力腐食割れを予防軽減するために使用可能であり、ＢＷＲ容器を遠隔場所から保守するツールを設計販売しているツール販売業者もある。原子炉容器の底部への接近は、容器内の種々の構造によって通常妨げられる。従って、それらの障害物を乗り越えて原子炉容器の底部まで到達するようにツールを構成することは難しい。ツールの中には複数の部材から成るマニピュレータを含むものもあり、マニピュレータの部材を容器内部の作業場所まで挿入した後、マニピュレータを使用すべき容器内の場所で部材は組み立てられる。そのようなツールの多くは、原子炉容器の最上部まで延出する操作ポールを技術者が利用することによって操作される。しかし、原子炉を保守するために必要な作業を実行するためにポールを使用してツールを適切に操作できない技術者は多い。一体型のマニピュレータであれば、分割型マニピュレータの部品を挿入して組み立て、更に使用後にツール部品を解体し、取り出すために必要とされる時間が不要になるだろう。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の例示的な一実施形態において、原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためのマニピュレータは、フレームと、フレームを回転させる軸方向駆動部と、フレームの中に取り付けられた展開自在のアームとを具備し、アームは、軸方向駆動部に装着された第１の回転継手と、第１の回転継手と延長部材の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手と、延長部材の第２の端部に装着された第２のピボット継手と、第２のピボット継手に装着された第２の回転継手と、第２の回転継手に装着された第３のピボット継手と、第３のピボット継手に取り付けられたツールとを具備する。
【０００９】
本発明の別の例示的な実施形態において、原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ遠隔場所を保守するためのマニピュレータは、フレームと、フレームを回転させる軸方向駆動部と、フレームの中に取り付けられた展開自在のアームとを具備し、アームは、軸方向駆動部に装着された第１の回転継手と、第１の回転継手と延長部材の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手と、延長部材の第２の端部に装着された第２のピボット継手と、第２のピボット継手に装着された第２の回転継手と、第２の回転継手に装着された第３のピボット継手と、第３のピボット継手に取り付けられたツールとを具備し、フレームは、上部プレートと、マニピュレータを原子炉容器の種々の構成要素にクランプする複数のラッチを含むベースに取り付けられた底部プレートとを含み且つ原子炉容器の内部への挿入及び原子炉容器からの取り出しのためにフレームの中でアームを伸縮自在にするような直線寸法を有し、３つのピボット継手は対応するウォーム歯車に装着された対応する可逆サーボ機構によりそれぞれ運動され且つ２つの回転継手は対応する可逆サーボ機構によりそれぞれ回転される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は振動センサ計器、ストリング並びにストリングをｄＰ／ＳＬＣパイプに保持するクリップ及びシュラウドを有するｄＰ／ＳＬＣパイプを示した平面斜視図である。
【図２】図２は原子炉容器の炉心支持板を通して挿入及び取り出し可能なように構成された本発明のマニピュレータを示した側面図である。
【図３】図３はマニピュレータに６つの運動自由度を与える種々の継手を示すために図２のマニピュレータを展開構成で示した平面斜視図である。
【図４】図４はマニピュレータに含まれるいくつかのピボット継手及び回転継手を動作させるために使用される駆動部を示したマニピュレータの横断面図である。
【図５】図５は原子炉容器のトップガイド及び炉心支持板を通して原子炉容器の中まで降下されたマニピュレータを示した平面図である。
【図６】図６はマニピュレータの端部に装着された超高圧水ジェットにより放出される水を使用して小型ｄＰ／ＳＬＣパイプの背後のクリップを除去するためにクリップに接近している状態の原子炉容器ヘッドに装着されたマニピュレータを示した平面斜視図である。
【図７】図７はマニピュレータを所定の場所に保持するためにラッチが展開位置にある状態で制御棒駆動機構ハウジング（「ＣＲＤＨ」）の最上部に取り付けられたマニピュレータを示した部分横断面図である。
【図８】図８は本発明のマニピュレータと共に使用可能なグリッパツールの一例を示した斜視図である。
【図９】図９は本発明のマニピュレータと共に使用可能なカッタツールの一例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、原子炉容器の遠隔場所における保守作業を実行するためのマニピュレータツールである。マニピュレータは、ＢＷＲの内部構成要素及び溶接部における応力腐食割れを予防軽減するために使用可能である。疲労から発生する亀裂及び／又は構成要素の障害を軽減することと関連して炉心モニタハウジングを検査し且つ保守するためにマニピュレータを変形することも可能である。遠隔場所に接近するために原子炉容器の内側の障害物を乗り越えられるように、マニピュレータは６つの運動自由度を有する。
【００１２】
図２は、原子炉容器のトップガイド１９及び炉心支持板２１（図５）を通して挿入及び取り出し可能であるように構成された本発明のマニピュレータ１０を示した側面図である。この構成において、マニピュレータ１０の半径方向寸法を最小限に抑えるために、取り付けフレーム２２の中に取り付けられた展開自在のアーム２０は、アーム２０の部品である回転継手及びピボット継手のすべてがほぼ軸方向に整列されるように配置される。
【００１３】
図３は、アーム２０に６つの運動自由度を与える種々の回転継手及びピボット継手を示すためにアーム２０を展開構成にしたマニピュレータ１０の平面斜視図である。図４は、マニピュレータに含まれるいくつかの継手を動作させるために使用される駆動部を示したマニピュレータのアーム２０の横断面図である。
【００１４】
まず図２及び図３を参照して説明すると、マニピュレータ１０は軸方向駆動部１２を含む。軸方向駆動部１２は、マニピュレータ１０を原子炉容器に対して上下動させると共に、原子炉容器の内部で回転させる。この運動を実現するために、軸方向駆動部１２は、マニピュレータ１０を上下動させ且つ原子炉容器の内部で運動させるために使用されるモノレールホイスト（図示せず）に装着されるように構成される。
【００１５】
軸方向駆動部１２に装着された駆動軸１４は、取り付けフレーム２２の一部である上部プレート２４の上に取り付けられた線形軸受１６を貫通する。取り付けフレーム２２の中に取り付けられたアーム２０は、原子炉容器の保守に使用されるいくつかのツールのうち１つを操作するために展開される。駆動軸１４の基端部２３は軸方向駆動部１２に装着され、駆動軸１４の先端部２５はアーム２０に装着される。取り付けフレーム２２は、上部プレート２４の他に、ベース２７に装着されたベースプレート２６を更に含む。ベース２７に設けられた複数のラッチ２８（図７）は、原子炉容器の底部に配置された制御棒駆動機構ハウジング３０（「ＣＲＤＨ」）などの原子炉の内部の構成要素にベース２７をクランプするために使用される。ベースプレート２６を上部プレート２４に接合している２つのスペーサロッド３２は、取り付けフレーム２２の中の挿入位置及び取り出し位置（図２）までアーム２０を伸縮可能であるような寸法をそれぞれ有する。尚、２つのスペーサロッドが図示されているが、３つ以上のスペーサロッド３２又はハーフパイプ（必要に応じて背面を旋回させるための底部窓を有する）が使用されてもよいだろう。更に、曲げ強さを向上するために、フレーム２２を形成する構成要素をアルミニウムではなく、ステンレス鋼から製造することも可能だろう。軸方向駆動部１２は、駆動軸１４を上下動させることにより取り付けフレーム２２の中でアーム２０を上下動させるために使用される。
【００１６】
駆動軸１４の先端部２５にプレート１７が装着される。プレート１７は、アーム２０を更に回転させるアーム２０の第１の回転継手１８に装着される。第１の回転継手１８に１対のアーム５４を介して第１のピボット継手３４が回転自在に装着される。第１のピボット継手３４に円筒形の延長部材３８が堅固に装着され、延長部材３８は第１のピボット継手３４と、延長部材３８の反対側の端部に同様に堅固に装着された第２のピボット継手３６との間に延出する。第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６は、展開自在のアーム２０の運動において第１の回動運動自由度及び第２の回動運動自由度を与える。
【００１７】
第２のピボット継手に１対のアーム６９を介して第２の回転継手４０が回転自在に装着される。第２の回転継手４０は、原子炉容器内部で保守作業を実行するために展開自在のアーム２０の第２の回転運動自由度を与える。アーム２０に更なる運動自由度を与えるために、第２の回転継手４０に第３のピボット継手４２が堅固に装着されており、原子炉容器を保守するために種々のツールをアーム２０に装着するコネクタ４４は第３のピボット継手４２に取り付けられる。マニピュレータ１０と共に使用できるツールの１つは、先に説明した振動センサ計器のストリング、クリップ及びシュラウドなどの部品を除去するために使用可能な超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８である。水ジェット４８は図３及び図６に示される。応力腐食割れを軽減するためにいくつかの溶接部まで接近しブラッシングできるように原子炉容器構成要素からストリング１３並びにクリップ及びシュラウド１５を除去するために、水ジェット４８は超高圧の水のジェットをそれらの部品に向けて放出させる。図３及び図６に示されるように、水ジェット４８に装着されたホース４６は、原子炉容器内部で除去される装置に向けてジェット４８によりノズル４９を介して噴き付けられる高圧水を供給する。
【００１８】
図４は、原子炉容器の内部で保守作業を実行するために使用される５つの運動自由度をアーム２０に与えるために使用される種々の駆動部を示したアーム２０の横断面図である。図４からわかるように、第１の回転継手１８は第１の可逆サーボ機構（「サーボ」）５０を含む。サーボ５０は電動機、あるいは油圧駆動装置又は空気圧駆動装置であってもよい。サーボ５０から延出する軸５２が回転することにより起こる回転は、アーム２０の内部で第１の回転運動自由度を与える。軸５２が回転することにより、第１のピボット継手３４、第２のピボット継手３６、第２の回転継手４０及び第３のピボット継手４２が回転する。尚、第１のサーボ５０は３６０°の旋回半径で第１の回転継手３４を回転させることが可能であるが、回転によってワイヤが螺旋状にねじれないようにするために、通常、第１のサーボ５０は第１の回転継手を＋／−１８０°の範囲で回転させる。
【００１９】
次に第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６を見てみると、図４からわかるように、第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６はウォーム歯車により回転される。円筒３８の中に第２の可逆サーボ５６及び第３の可逆サーボ５８が取り付けられる。第２のサーボ５６に装着された第２の軸６２は、第１のピボット継手３４の一部である筐体６６の回転軸に係止された第１のウォーム歯車６４と係合し且つ第１のウォーム歯車６４を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第２のサーボ５６の動作によりウォーム６２が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車６４は第１の方向に回転されて第１のピボット継手３４を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム６２が反対方向に回転された場合、ウォーム６２はウォーム歯車６４を同様に反対方向に回転させるので、第１のピボット継手３４も逆方向に動く。ウォーム６２及びウォーム歯車６４は、第１のピボット継手３４をツール１０の長手方向軸から９０°回転させることが可能である。
【００２０】
第１のピボット継手３４と同様に、第２のピボット継手３６は、円筒３８の中に第２のサーボ５６と対向するように取り付けられた第３のサーボ５８により運動される。第３のサーボ５８に装着された第３の軸６８も、第２のピボット継手３６の一部である筐体７２の回転軸に係止されたウォーム歯車７０と係合し且つウォーム歯車７０を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第３のサーボ５８の動作によりウォーム６８が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車７０は第１の方向に回転されて第２のピボット継手３６を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム６８が反対方向に回転された場合、ウォーム６８はウォーム歯車７０を同様に反対方向に回転させるので、第２のピボット継手３６も逆方向に動く。ウォーム６８及びウォーム歯車７０は、第２のピボット継手３６を延長部材３８の長手方向軸に関して１８０°回転させることが可能である。
【００２１】
第２の回転継手４０は、円筒形の延長部材７８の中に取り付けられた第４の可逆サーボ７６を含む。第４のサーボ７６から軸７４が延出している。アーム２０の中で第２の回転運動自由度を与えるように第２の回転継手４０を＋／−１８０°回転させるために、第４のサーボ７６は軸７４を回転させる。
【００２２】
第１のピボット継手３４及び第２のピボット継手３６と同様に、第３のピボット継手４２も、第４のサーボ７６を収納する円筒７８の中に取り付けられた第５の可逆サーボ８０により回転される。第５のサーボ８０は円筒７８の中に第４のサーボ７６と対向するように配置される。第５のサーボ８０から延出する第５の軸８２は、第３のピボット継手４２の一部である筐体８６の回転軸に係止されたウォーム歯車８４と係合し且つウォーム歯車８４を回転させるウォームを構成するようにねじに似た形状を有する。第５のサーボ８０の動作によりウォーム８２が第１の方向に回転されるにつれて、ウォーム歯車８４は第１の方向に回転されて第３のピボット継手４２を上昇又は下降させる。逆に、ウォーム８２が反対方向に回転された場合、ウォーム８２はウォーム歯車８４を同様に反対方向に回転させるので、第３のピボット継手４２も逆方向に動く。
【００２３】
マニピュレータ１０は、原子炉容器などの核放射環境の中で水中動作するように設計されている。原子炉容器の接近が難しい領域で保守作業を実行するためのツールを操作するために、マニピュレータ１０は遠隔操作可能に設計されている。尚、図示の便宜上、マニピュレータ１０は超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８を使用して動作するものとして示されるが、マニピュレータ１０は、水ジェットツール４８、カメラ、グリッパ、カッタ及びブラシを含む特定の用途に使用される多数のツールを操作するように設計される。ブラシツールは、腐食を軽減するために原子炉容器内部の所望の場所に複数の剛毛を当接させ、回転させるための回転ツールであるのが好ましいが、マニピュレータと組み合わせて他のブラシ構成が使用されてもよい。そのようなツールは、所定の用途に合わせて所定のツールを運動させるのに適する１つ以上の回転継手及び／又はピボット継手に装着され、原子炉容器内部で所定の保守作業を行うのに必要な運動を実行するために電気、空気圧及び／又は油圧により制御可能である。更に、ツールは核放射環境の中で水中動作可能である。
【００２４】
前述のように、図３及び図６は、応力腐食割れを軽減するために溶接部に接近しブラッシングできるように原子炉容器から除去される部品に向けて超高圧水ジェットを放出するために使用可能な超高圧（「ＵＨＰ」）水ジェット４８を示す。図３及び図６に示されるように、水ジェット４８は第３のピボット継手４２に取り付けられる。更に、図３及び図６に示されるように、原子炉容器内部で除去されるべき装置に向けて水ジェット４８からノズル４９を介して噴き付けられる高圧水を供給するために、ホース４６が水ジェット４８に装着される。
【００２５】
図６は、ｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の背後のクリップ及びシュラウド１５を水ジェット４８により放出される水を使用して除去するためにクリップ及びシュラウド１５に接近するように原子炉容器ヘッドに装着されたマニピュレータ１０を示した平面斜視図である。モノレールホイスト（図示せず）に装着された軸方向駆動部１２により、マニピュレータ１０は所定の場所に位置決めされる。モノレールホイストは、上下動により原子炉容器に対してマニピュレータ１０を出し入れすると共に原子炉容器の中で回転する。図５は、原子炉容器のトップガイド１９及び炉心支持板２１を介して原子炉容器の中まで下降された状態のマニピュレータ１０を示した平面図である。図２は、トップガイド１９及び炉心支持板２１を介して実行される挿入（及び取り出し）時の構成のマニピュレータ１０を示す。図２に示されるように、この構成において、アーム２０を取り付けフレーム２２の中に位置決めするためにアーム２０の部品である回転継手及びピボット継手のすべてがほぼ軸方向に整列された状態にあり、それによりマニピュレータ１０の半径方向寸法を最小限にするように、展開自在のアーム２０は位置決めされる。
【００２６】
マニピュレータ１０を原子炉容器の中の所望の場所に位置決めする場所までトップガイド１９及び炉心支持板２１を介してマニピュレータ１０が下降された後、マニピュレータ１０のベース２７は原子炉容器の中の選択された１つの構成要素の上方に位置決めされる。従って、例えば図６は、原子炉容器の底部に配置された制御棒駆動機構ハウジング３０（「ＣＲＤＨ」）の上方に位置決めされたベース２７を示す。次に、ベース２７を制御棒駆動機構ハウジング３０にクランプするために、ベース２７に設けられた複数のラッチ２８が使用される。図７は、マニピュレータ１０を所定の場所に保持するためにラッチ２８によってＣＲＤＨ３０の最上部に展開位置で設置されたマニピュレータ１０を示した部分横断面図である。マニピュレータ１０がＣＲＤＨ３０にクランプされた時点で、アーム２０は図３に示されるように展開され、その後、図６に示されるように、水ジェット４８などのツールを何らかの作業を実行するための所望の位置まで更に移動するために、アーム２０を形成するいくつかの回転継手及びピボット継手は遠隔操作される。図６に示されるように、水ジェット４８は、水ジェット４８から放出される水を使用してｄＰ／ＳＬＣパイプ１１の背後のクリップ及びシュラウド１５を除去するためにクリップ及びシュラウド１５に接近しつつある。
【００２７】
ツール１０から原子炉容器の最上部までケーブル（図示せず）が延出する。サーボからのフィードバックは、マニピュレータコントローラに位置情報を提供する。ビデオカメラ（図示せず）は、原子炉容器内部におけるツール１０の位置の画像をオペレータに提供する。オペレータが操作するジョイスティックの動きをマニピュレータ１０の運動に変換することによりオペレータを補助するヒューマンインタフェース（図示せず）を介して、オペレータはツールを制御する。
【００２８】
図８及び図９は、特定の用途に合わせて操作するように設計されたマニピュレータ１０の別のツールの２つの実施例を示す。従って、図８は、マニピュレータ１０のアーム２０と組み合わせて使用されてもよい把持のための１対のあご９２を有するグリッパツール９０の一実施例を示した斜視図である。図９は、マニピュレータ１０のアーム２０と組み合わせて使用されてもよい切断のための１対のあご９６を有するカッタツール９４の一実施例を示した斜視図である。
【００２９】
現時点で最も実用的で好適な実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明したが、開示された実施形態に本発明が限定されてはならず、本発明は添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に含まれる種々の変形及び同等の構成を包含することが意図されると理解すべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１０ マニピュレータ
１２ 軸方向駆動部
１４ 駆動軸
１６ 線形軸受
１８ 第１の回転継手
２０ 展開自在のアーム
２２ 取り付けフレーム
２４ 上部プレート
２６ ベースプレート
２７ ベース
２８ ラッチ
３４ 第１のピボット継手
３６ 第２のピボット継手
３８ 延長部材
４０ 第２の回転継手
４２ 第３のピボット継手
４８ 超高圧水ジェット
５０ 第１の可逆サーボ機構
５２ 第１の軸
５６ 第２の可逆サーボ
５８ 第３の可逆サーボ
６２ 第２の軸（ウォーム）
６４ 第１のウォーム歯車
６８ 第３の軸（ウォーム）
７０ 第２のウォーム歯車
７４ 第４の軸
７６ 第４の可逆サーボ
８０ 第５の可逆サーボ
８２ 第５の軸
９０ グリッパツール
９４ カッタツール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ前記遠隔場所を保守するためのマニピュレータ（１０）において、
フレーム（２２）と、
前記フレームを回転させる軸方向駆動部（１２）と、
前記フレーム（２２）の中に取り付けられた展開自在のアーム（２０）とを具備し、前記アーム（２０）は、
前記軸方向駆動部（１２）に装着された第１の回転継手（１８）と、
前記第１の回転継手（１８）と延長部材（３８）の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手（３４）と、
前記延長部材（３８）の第２の端部に装着された第２のピボット継手（３６）と、
前記第２のピボット継手（３６）に装着された第２の回転継手（４０）と、
前記第２の回転継手（４０）に装着された第３のピボット継手（４２）と、
前記第３のピボット継手（４２）に取り付けられたツール（４８、９０、９４）とを具備するマニピュレータ（１０）。
【請求項２】
前記フレーム（２２）は上部プレート（２４）と、前記マニピュレータ（１０）を前記原子炉容器の種々の構成要素にクランプする複数のラッチ（２８）を含むベース（２７）に取り付けられたベースプレート（２６）と、前記上部プレート（２４）と前記ベースプレート（２６）との間に延出する複数のロッド（３２）とを含み、各ロッド（３２）は、前記原子炉容器に前記マニピュレータ（１０）を挿入し且つ前記原子炉容器から前記マニピュレータ（１０）を取り出すために前記アーム（２０）を前記フレーム（２２）の中で伸縮させる直線寸法を有する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項３】
線形軸受（１６）を貫通して前記軸方向駆動部（１２）から前記フレーム（２２）まで延出する駆動軸（１４）を更に具備する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項４】
前記第１の回転継手（１８）は第１のサーボ機構（５０）を含み、第１の軸（５２）は、前記第１のサーボ機構（５０）から前記軸方向駆動部（１２）に装着された駆動軸（１４）まで延出する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項５】
前記第１のピボット継手（３４）及び前記第２のピボット継手（３６）は、前記延長部材（３８）の中に取り付けられた第２のサーボ機構（５６）及び第３のサーボ機構（５８）を含み、前記第２のサーボ機構（５６）及び前記第３のサーボ機構（５８）は、前記第１のピボット継手（３４）及び前記第２のピボット継手（３６）の各々の軸に固定装着された第１のウォーム歯車（６４）及び第２のウォーム歯車（７０）とそれぞれ係合し且つ前記第１のウォーム歯車（６４）及び前記第２のウォーム歯車（７０）をそれぞれ回転させる第１のウォーム（６２）及び第２のウォーム（６８）である第２の軸（６２）及び第３の軸（６８）を含む請求項４記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項６】
前記第２の回転継手（４０）は、前記第３のピボット継手（４２）に結合された第４の軸（７４）を有する第４のサーボ機構（７６）を含む請求項５記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項７】
前記第３のピボット継手（４２）は、前記第３のピボット継手（４２）の軸に固定装着された第３のウォーム歯車（７０）と係合し且つ前記第３のウォーム歯車（７０）を回転させる第３のウォーム（６８）に結合された第５の軸（８２）を有する第５のサーボ機構（８０）を含む請求項６記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項８】
各サーボ機構（５０、５６、５８、７６、８０）は電動機、油圧駆動装置及び空気圧駆動装置より成る群から選択された装置である請求項７記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項９】
各ピボット継手（３４、３６、４２）は対応するウォーム歯車（６４、７０）に装着された対応する可逆サーボ機構（５０、５８、８０）により運動され且つ各回転継手（１８、４０）は対応する可逆サーボ機構（５０、７６）により回転される請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項１０】
前記ツールは水ジェット（４８）、グリッパ（９０）、カッタ（９４）、ブラシ及びカメラより成る群から選択される請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項１】
原子炉容器の遠隔場所に接近し且つ前記遠隔場所を保守するためのマニピュレータ（１０）において、
フレーム（２２）と、
前記フレームを回転させる軸方向駆動部（１２）と、
前記フレーム（２２）の中に取り付けられた展開自在のアーム（２０）とを具備し、前記アーム（２０）は、
前記軸方向駆動部（１２）に装着された第１の回転継手（１８）と、
前記第１の回転継手（１８）と延長部材（３８）の第１の端部との間に装着された第１のピボット継手（３４）と、
前記延長部材（３８）の第２の端部に装着された第２のピボット継手（３６）と、
前記第２のピボット継手（３６）に装着された第２の回転継手（４０）と、
前記第２の回転継手（４０）に装着された第３のピボット継手（４２）と、
前記第３のピボット継手（４２）に取り付けられたツール（４８、９０、９４）とを具備するマニピュレータ（１０）。
【請求項２】
前記フレーム（２２）は上部プレート（２４）と、前記マニピュレータ（１０）を前記原子炉容器の種々の構成要素にクランプする複数のラッチ（２８）を含むベース（２７）に取り付けられたベースプレート（２６）と、前記上部プレート（２４）と前記ベースプレート（２６）との間に延出する複数のロッド（３２）とを含み、各ロッド（３２）は、前記原子炉容器に前記マニピュレータ（１０）を挿入し且つ前記原子炉容器から前記マニピュレータ（１０）を取り出すために前記アーム（２０）を前記フレーム（２２）の中で伸縮させる直線寸法を有する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項３】
線形軸受（１６）を貫通して前記軸方向駆動部（１２）から前記フレーム（２２）まで延出する駆動軸（１４）を更に具備する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項４】
前記第１の回転継手（１８）は第１のサーボ機構（５０）を含み、第１の軸（５２）は、前記第１のサーボ機構（５０）から前記軸方向駆動部（１２）に装着された駆動軸（１４）まで延出する請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項５】
前記第１のピボット継手（３４）及び前記第２のピボット継手（３６）は、前記延長部材（３８）の中に取り付けられた第２のサーボ機構（５６）及び第３のサーボ機構（５８）を含み、前記第２のサーボ機構（５６）及び前記第３のサーボ機構（５８）は、前記第１のピボット継手（３４）及び前記第２のピボット継手（３６）の各々の軸に固定装着された第１のウォーム歯車（６４）及び第２のウォーム歯車（７０）とそれぞれ係合し且つ前記第１のウォーム歯車（６４）及び前記第２のウォーム歯車（７０）をそれぞれ回転させる第１のウォーム（６２）及び第２のウォーム（６８）である第２の軸（６２）及び第３の軸（６８）を含む請求項４記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項６】
前記第２の回転継手（４０）は、前記第３のピボット継手（４２）に結合された第４の軸（７４）を有する第４のサーボ機構（７６）を含む請求項５記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項７】
前記第３のピボット継手（４２）は、前記第３のピボット継手（４２）の軸に固定装着された第３のウォーム歯車（７０）と係合し且つ前記第３のウォーム歯車（７０）を回転させる第３のウォーム（６８）に結合された第５の軸（８２）を有する第５のサーボ機構（８０）を含む請求項６記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項８】
各サーボ機構（５０、５６、５８、７６、８０）は電動機、油圧駆動装置及び空気圧駆動装置より成る群から選択された装置である請求項７記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項９】
各ピボット継手（３４、３６、４２）は対応するウォーム歯車（６４、７０）に装着された対応する可逆サーボ機構（５０、５８、８０）により運動され且つ各回転継手（１８、４０）は対応する可逆サーボ機構（５０、７６）により回転される請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【請求項１０】
前記ツールは水ジェット（４８）、グリッパ（９０）、カッタ（９４）、ブラシ及びカメラより成る群から選択される請求項１記載のマニピュレータ（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３７２１３（Ｐ２０１０−２３７２１３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６５４６（Ｐ２０１０−７６５４６）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナージー・アメリカズ・エルエルシー (101)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥ−ＨＩＴＡＣＨＩ ＮＵＣＬＥＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＡＭＥＲＩＣＡＳ， ＬＬＣ
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