水中搬送装置及び水中搬送方法
【課題】炉内における搬送物の搬送作業時間を短縮するとともに、その搬送物の搬送中に搬送物を保護することのできる水中搬送装置を提供する。
【解決手段】原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置１は、炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部２と、原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部３と、搬送物を把持する搬送物把持部４と、搬送物を把持した状態で搬送物を保護する保護リング４０とを備える。
【解決手段】原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置１は、炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部２と、原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部３と、搬送物を把持する搬送物把持部４と、搬送物を把持した状態で搬送物を保護する保護リング４０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば原子力発電プラントにおいて水中に設置された燃料や制御棒などの搬送物を移動させて他の場所に設置するなどの搬送作業を行う水中搬送装置及び水中搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力発電プラントにおいて燃料の交換や制御棒の取替えなどの取扱い作業は、天井クレーン、燃料交換機の燃料交換用マスト、又は補助ホイストを用いて行われている。このような前後の作業に影響を及ぼす作業、いわゆるクリティカル作業を短時間で行う装置やシステムを実現することは、定期検査期間を短縮化するとともに、プラント寄与率の向上に貢献することとなる。
【０００３】
このように原子力発電プラントにおいて、水中での燃料の交換作業を短時間で行う水中航行式燃料交換装置としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載された技術では、燃料や制御棒などの搬送物を掴み機構部で掴んで炉内を搬送する際、搬送物が炉壁やプール壁などに接触し、搬送物を損傷させる可能性がある。
【０００６】
本発明は、炉内における搬送物の搬送作業時間を短縮するとともに、その搬送物の搬送中に搬送物を保護することのできる水中搬送装置及び水中搬送方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る水中搬送装置は、原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置であって、前記炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部と、前記原子炉の上下方向及び水平方向に沿う推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部と、前記搬送物を把持する搬送物把持部と、前記搬送物を把持した状態で前記搬送物を保護する保護部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の実施形態に係る水中搬送方法は、原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送方法であって、前記炉水中における浮力を調整する浮力調整ステップと、前記原子炉の上下方向及び水平方向に沿う推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転する水中移動ステップと、前記搬送物を把持する搬送物把持ステップと、を有し、前記搬送物を把持した状態で前記水中移動するとき、前記搬送物を保護することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る水中搬送装置の第１実施形態を示す立面図である。
【図２】図１の保護リングが下方に移動した状態を示す立面図である。
【図３】図１の浮力調整部を示す立断面構成図である。
【図４】図３において水面が低下した状態を示す立断面構成図である。
【図５】第１実施形態の水中搬送装置による搬送物の搬送手順を示す概略図である。
【図６】図５の次の搬送手順を示す概略図である。
【図７】図６の次の搬送手順を示す概略図である。
【図８】図７の次の搬送手順を示す概略図である。
【図９】図８の次の搬送手順を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る水中搬送装置の第２実施形態のグリッドガイドを示す部分立面図である。
【図１１】図１０のグリッドガイドの上部格子板との位置関係を示す平断面構成図である。
【図１２】図１０のグリッドガイドが上部格子板を通過する状態を示す部分立面図である。
【図１３】図１０のグリッドガイドが受ける反力の作用方向を示す平断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る水中搬送装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、搬送物として燃料支持金具、制御棒及び制御棒案内管を適用し、原子炉内の制御棒取替え作業を例にして説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
（全体の構成）
図１は本発明に係る水中搬送装置の第１実施形態を示す立面図である。図２は図１の保護リングが下方に移動した状態を示す立面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の水中搬送装置１は、炉水中において水中搬送装置１自体の浮力を調整する浮力調整部２と、この浮力調整部２の下方に取り付けられた水中移動部３と、この水中移動部３にグリッドガイド９を介して連結された搬送物把持部４と、水中移動部３とグリッドガイド９との間に取り付けられたワイヤドラム４１からワイヤを介して吊り下げられた保護リング４０とを備えている。
【００１３】
水中移動部３は、複数の推進用スラスタにより構成されている。具体的には、本実施形態の水中移動部３は、原子炉の炉水中で上下方向の推力を生じさせる２つの上下スラスタ７と、炉水中で水平方向の推力を生じさせて水平移動と鉛直軸回りに自転するための４つの水平スラスタ８とがそれぞれ鉛直軸周りに対称に配置されている。これにより、水中搬送装置１は、水中移動部３により水中を３次元方向に移動するとともに、鉛直軸回りに自転可能である。
【００１４】
なお、水平スラスタ８の個数は、上記のように４つに限定することはない。例えば、水中搬送装置１を水平移動させるとともに、鉛直軸回りに自転させるためには、一直線上に対称に配置された２つの水平スラスタと、この直線と直交する位置に配置された１つの水平スラスタとの合計３つの水平スラスタによっても、上記と同様の移動機能を実現することができる。
【００１５】
搬送物把持部４は、原子炉の炉内構造物である上部格子板を通過するときにガイドとなる長尺構造物としてのグリッドガイド９を介して水中移動部３と連結されている。本実施形態の搬送物把持部４は、図１及び図２に示すように搬送物として燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を把持して吊り下げている。この制御棒案内管６内には、上記制御棒が配設されている。
【００１６】
（保護リングの構成及び作用）
次に、保護リング４０の構成及び作用について説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、保護リング４０は、円環状の構造物から形成され、内径寸法がグリッドガイド９及び制御棒案内管６の外径寸法より大きくなるように規定されている。なお、保護リング４０は、グリッドガイド９及び制御棒案内管６に対して自重で上下移動可能な最小の内径寸法であればよい。保護リング４０は、複数本のワイヤ４２に吊り下げられている。これらのワイヤ４２は、ワイヤドラム４１により巻取り又は繰出し可能である。
【００１８】
したがって、保護リング４０は、ワイヤドラム４１によりワイヤ４２を巻取り又は繰出すことにより、グリッドガイド９及び制御棒案内管６に対して上昇又は下降可能である。すなわち、保護リング４０は、図２に示すようにワイヤ４２を繰出すことにより、制御棒案内管６の下方の位置まで下降させることが可能である。ここで、保護リング４０は、図７に示すように燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４により掴んで吊り下げて炉内を遊泳移動する際には、制御棒案内管６の下方の位置まで下降させておく。
【００１９】
このように構成された保護リング４０は、搬送物としての燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４により掴んで吊り下げて炉内を遊泳移動する際、仮に炉壁３７やプール壁３８に水中搬送装置１が接触したとしても、炉壁３７やプール壁３８とは浮力調整部２、水中移動部３又は保護リング４０が接触し、上記搬送物を未然に保護することができる。
【００２０】
なお、保護リング４０は、遊泳移動時の搬送物の保護を目的としているものの、炉壁３７やプール壁３８を傷つけないために、弾性変形可能な材質で構成される。すなわち、保護リング４０は、例えば、リング状に成形されたゴムが使用可能であり、衝撃吸収能力に優れた多数の微小な空洞を備えるスポンジゴムや、内部が空洞のゴムチューブであってもよい。
【００２１】
また、保護リング４０は、必ずしも全体が弾性変形する必要はなく、リング形状に形成された部材の上下面を除いた内側と外側にスポンジゴムなどの弾性変形可能な材料を貼り付けて構成したとしても、上記搬送物、炉壁３７やプール壁３８を損傷させないための保護機能が確保される。
【００２２】
さらに、本実施形態の保護リング４０は、複数本のワイヤ４２で吊り下げられ、ワイヤドラム４１により巻取り又は繰出して上下動する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば多段で伸縮するガイド部材によって上下動させることも可能である。
【００２３】
また、本実施形態では、搬送物を保護するためにリング状に形成された保護リング４０を搬送物の下端まで降下させて保持するようにしたが、これに限らず上下方向に伸縮可能な薄い蛇腹状の円筒カーテンを使用してもよい。この場合には、グリッドガイド９の上端部分におけるワイヤドラム４１の下部に上記円筒カーテンの上端を固定するとともに、その下端を搬送物の下端まで伸ばすことができるようにすれば、搬送物全体を覆うことが可能となる。なお、上記円筒カーテンには、水中搬送装置１の遊泳移動時の流体抵抗を軽減するため、複数の通水孔を開けておくことが望ましい。
【００２４】
ところで、本実施形態において、搬送物を吊り下げていない場合に保護リング４０は上方に位置するものの、搬送物を吊り下げた時には保護リング４０が図２に示すように下方に位置するので、水中での全体重心が下がることになる。
【００２５】
その結果、水中搬送装置１は、全体の浮力中心と重心との間の距離が離れるので、搬送時に装置全体が傾いても復帰モーメントが大きくなる。これにより、水中移動部３による推進力で移動開始時や移動中及び移動停止時に水中搬送装置１が傾いても、鉛直方向に復帰し易くなり、操作時の安定性を向上させることができる。
【００２６】
（浮力調整部の構成及び作用）
次に、浮力調整部２について図３及び図４に基づいて説明する。
【００２７】
図３は図１の浮力調整部を示す立断面構成図である。図４は図３において水面が低下した状態を示す立断面構成図である。
【００２８】
図３及び図４に示すように、浮力調整部２は、耐圧容器１０内部の水の量を調整することで浮力を調整している。この耐圧容器１０の外周部には、圧縮空気ボンベ１１が配置されている。この圧縮空気ボンベ１１は、バルブ操作部１２により開閉される注入バルブ１３に接続されている。この注入バルブ１３は、耐圧容器１０の注入口１４に接続され、圧縮空気の供給と停止を切替える。これにより、圧縮空気ボンベ１１の圧縮空気は、バルブ操作部１２により開閉される注入バルブ１３を操作することで、注入口１４から耐圧容器１０内へ供給されるか、停止される。
【００２９】
また、耐圧容器１０の上部には、空気吐出口１７が配置されている。この空気吐出口１７には、空気制御弁としての吐出バルブ１６が取り付けられている。この吐出バルブ１６は、バルブ操作部１５により開閉され、耐圧容器１０内部の空気の排出と停止を切替える。これにより、耐圧容器１０内の空気は、バルブ操作部１５により開閉される吐出バルブ１６を開閉操作することで、空気吐出口１７から排出されるか、停止される。
【００３０】
さらに、耐圧容器１０の下部には、水吐出口２０が配置されている。この水吐出口２０には、水制御弁としての吐出バルブ１９が取り付けられている。この吐出バルブ１９は、バルブ操作部１８により開閉され、耐圧容器１０内部の水の排出と停止を切替える。これにより、耐圧容器１０内の水は、バルブ操作部１８により開閉される吐出バルブ１９を開閉操作することで、水吐出口２０から排出されるか、停止される。
【００３１】
耐圧容器１０内は、水中設置状態において上方が空気で下方が水で満たされている。この水面２２の位置は、水位検出部材としてのフロート式液面計２１により検出することができる。具体的には、図３に示すように水面２３に対応する位置に位置検出センサ２４が、水面２５に対応する位置に位置検出センサ２６が設置されている。フロート式液面計２１は、各々の水位に応じて位置が上下動するので、位置検出センサ２４や位置検出センサ２６により水面の位置を検出することができる。
【００３２】
例えば、図３の水位における浮力により、搬送物を吊り下げていないときは、水中搬送装置１全体の水中重量が中性浮力となった状態、すなわち水中で浮きも沈みもしない水中重量がほぼ０の状態とする。一方、図１及び図２に示すように、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４に把持して搬送する場合には、これらの水中重量以上の浮上力が必要になる。上記３種の水中重量は、数百ｋｇｆを越えるため上下スラスタ７によってこの上昇力を得ることは現実的ではない。したがって、この浮力調整部２により浮力を発生させる。
【００３３】
以下に、浮力を付与するための操作手順について説明する。
【００３４】
まず、浮力を増加する場合は、図３において、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を開き、バルブ操作部１５を操作することにより吐出バルブ１６を閉じる。そして、バルブ操作部１２を操作することにより注入バルブ１３を開いて圧縮空気ボンベ１１から耐圧容器１０内に圧縮空気を供給する。
【００３５】
すると、耐圧容器１０内の水が水吐出口２０から排出され、内部の空気量が増えて水面２２が低下することにより、水中での水中搬送装置１の浮力を増やすことができる。また、図４に示すように、水面２２が水面２５の位置になったことを位置検出センサ２６により検出し、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を閉じて水の排出を停止し、バルブ操作部１２を操作することにより注入バルブ１３を閉じる。
【００３６】
逆に、浮力を減ずる場合には、バルブ操作部１５を操作することにより吐出バルブ１６を開き、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を開く。これにより、水吐出口２０から耐圧容器１０内に水が浸入し空気吐出口１７から空気が排出されて水面２２が上昇することにより、水中での浮力を減少させることができる。
【００３７】
例えば、図３が搬送物を吊り下げていない状態で全体が中性浮力となるような浮力調整部２の水面位置であり、図４の状態が搬送物を吊り下げている状態とすると、上記のようにバルブを操作することにより水中搬送装置１の浮力を調整することが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態では、フロート式液面計２１の位置を検出するため、２個の位置検出センサを耐圧容器１０内の上下に配置したが、これに限らず中性浮力より若干水中重量を増やしたい場合などがあり、この場合には、水面の位置を検出する位置検出センサをさらに増やすようにすればよい。
【００３９】
また、本実施形態における水中搬送装置１が原子炉内で遊泳移動中に、この浮力調整部２の故障により沈降してしまい急速に浮上させたいときは、耐圧容器１０内にエアバッグを瞬時に膨張させるのに用いられているインフレータなどのガス発生装置を配置してもよい。この場合には、耐圧容器１０の内圧が過度に上昇しないように耐圧容器１０の下部に逃し弁を取り付けることが望ましい。
【００４０】
このような構成により、水中搬送装置１を急速浮上させる場合には、外部信号によりインフレータを作動させてガスを発生し、このガス圧により耐圧容器１０内の水を逃がし弁から排出して水面２２の位置を低下させて浮力を増加させることが可能である。これにより、水中搬送装置１と原子炉内の炉内構造物との衝突を未然に回避し、水中搬送装置１及び炉内構造物の健全性を保つことができる。
【００４１】
ところで、上述したような浮力を調整する水面２２の位置を判断するには、水中搬送装置１の水深を把握する必要がある。このためには、例えば次のような３つの方法がある。第１の方法は、炉上部からの直接目視や監視カメラの画像により搬送中の周辺の炉内構造物との相対位置から判断する方法である。第２の方法は、水中搬送装置１に水深計を配置して検出する方法である。第３の方法は、外部の複数の予め固定した位置から水中搬送装置１までの直線距離を計測し、三角測量の原理を応用して水深を検出する方法である。これらの方法によって水深を把握して浮力を調整する水面２２の上下位置を判断することができる。
【００４２】
（全体の作用）
次に、本実施形態の水中搬送装置を用いて燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６をラックへ搬送する手順について説明する。図５〜図９は、燃料支持金具５、制御棒、制御棒案内管６をラックへ搬送する手順を示す概略図である。なお、水中搬送装置は、状態が分かり易いように大きく図示している。
【００４３】
図５に示すように、原子炉３０内には、燃料支持金具５及び制御棒案内管６が設置され、この制御棒案内管６内には制御棒が設けられている。燃料支持金具５は、炉心支持板３２上に設置され、その上方には上部格子板３１が配置されている。水中搬送装置１は、これらの燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を炉内から燃料プール３５に設置されたラック３６に移動させる。水中搬送装置１は既に、上述したように全体の水中重量がほぼ０となる中性浮力に保たれており、水中移動部３を駆動させることにより遊泳移動しながら搬送対象へ接近する。
【００４４】
次に、図６に示すように、搬送物把持部４及びグリッドガイド９を、上部格子板３１を通過させ、搬送物把持部４により搬送物である燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を把持する。そして、上述したように浮力調整部２により浮力を増大させ、搬送物を含めた全体の水中重量がほぼ０となるように調整する。この状態でグリッドガイド９を上部格子板３１に沿わせながら上昇し、図７に示すように搬送物を炉上部へ移動させる。さらに、図８に示すようにラック３６へ燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を設置する。次いで、図９に示すように次の搬送対象へ移動し、上記と同様の手順を繰り返す。
【００４５】
このように本実施形態による水中搬送装置１は、水中移動部３により原子炉内の炉心部の上部格子板３１へ遊泳移動し、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４によって掴み上げてラック３６などへ遊泳移動して搬送することができる。水中搬送装置１は、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６の有無により水中重量が異なっているものの、浮力調整部２によって全体の水中重量がほぼ０ｋｇｆとなる中性浮力に調整することが可能であり、上下スラスタ７によって上昇や下降が可能である。
【００４６】
なお、本実施形態では、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送する手順について述べたが、本実施形態の水中搬送装置１は、この他に燃料取替え作業にも適用することができる。
【００４７】
以下に、燃料取替え作業の一連の作業手順について説明する。
【００４８】
まず、図示しない燃料交換機により上部格子板３１の一区画内における対角の２体の燃料集合体燃料を取り出した後、水中搬送装置１により制御棒の転倒を防止するためのダブルブレードガイドを挿入設置する。
【００４９】
次に、上記燃料交換機により残りの２体の燃料集合体燃料を取り出す。新しい燃料を設置する場合には、この逆の順序で作業を行う。これにより、ダブルブレードガイドを燃料交換機で搬送する必要がなく、並行して作業することができるので、燃料集合体の取替え作業時間を短縮することができる。
【００５０】
さらに、燃料集合体そのものを水中搬送装置１により搬送することも可能である。この場合には、複数の水中搬送装置１により同時に複数の燃料集合体を移動させることができるため、燃料集合体の取替え作業時間を短縮することができる。
【００５１】
（効 果）
以上説明したように本実施形態による水中搬送装置１によれば、保護リング４０がワイヤ４２により吊り下げられ、搬送物を把持した後にその搬送物の下端まで下降し、水中移動時の水流などの外乱を受けて水中搬送装置１が周囲の炉壁３７やプール壁３８などと接触することがあっても、把持した搬送物と直接的な接触を防止するため、その搬送物を保護することができる。
【００５２】
また、本実施形態による水中搬送装置１によれば、保護リング４０を下方に下げることによって、搬送時の姿勢を安定させることができるので、搬送作業を容易かつ円滑に行うことが可能になる。
【００５３】
なお、本実施形態では、水中搬送装置１にバッテリを搭載し、水中移動部３の制御情報や位置検出センサ２４，２６などの検出信号は、無線で地上局側と通信を行い、原子炉内水中の位置情報から水中移動部３を駆動制御して移動可能としてもよい。このように構成することにより、動力供給ケーブルや制御ケーブルを除去することができるため、水中搬送装置１の移動性能を向上させるとともに、搬送物の搬送時間を短縮することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
（構 成）
図１０は本発明に係る水中搬送装置の第２実施形態のグリッドガイドを示す部分立面図である。図１１は図１０のグリッドガイドの上部格子板との位置関係を示す平断面構成図である。図１２は図１０のグリッドガイドが上部格子板を通過する状態を示す部分立面図である。図１３は図１０のグリッドガイドが受ける反力の作用方向を示す平断面構成図である。
【００５５】
なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符合を付して説明する。
【００５６】
前記第１実施形態において、グリッドガイド９は、上部格子板３１を通過するときのガイドとしての機能を有するものの、水中搬送装置１が水流や図示しないケーブルの反力などの外乱を受けて、グリッドガイド９と上部格子板３１とが過度に接触して鉛直方向に対して斜めになり、水中搬送装置１の上昇や下降に支障をきたすことが想定される。
【００５７】
そのため、本実施形態は、図１０に示すようにグリッドガイド９の側面に一定間隔をおいて複数の水吐出口４５が形成されている。この水吐出口４５を構成するそれぞれの水吐出口４５ａ〜４５ｄは、図１１に示すように上部格子板３１の内壁に向かう向きに２箇所ずつ複数の位置に設けられており、図１２に示すように上部格子板３１の上下の幅よりも狭い間隔で設けられている。
【００５８】
グリッドガイド９は、内部が中空に形成されており、その内部に水を供給することで、図１２に示すようにグリッドガイド９の外側に向かって水流４６を発生させることができる。
【００５９】
（作 用）
次に、グリッドガイド９に形成された複数の水吐出口４５の作用を説明する。
【００６０】
図１３において、グリッドガイド９が上方に移動して上部格子板３１の内壁に近づくと、水吐出口４５ａが上部格子板３１の内壁によって塞がれようとする。すると、グリッドガイド９内の水圧によって水吐出口４５ａが上部格子板３１から離れる方向に反力４７ａが作用する。したがって、水吐出口４５は、上部格子板３１と完全に接触することなく、隙間を確保するができる。
【００６１】
同様に、水吐出口４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが上部格子板３１によって塞がれる方向にグリッドガイド９が移動したとすると、その反力４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが作用する。その結果、グリッドガイド９は、上部格子板３１に接触しない位置に自動的に調整される。したがって、グリッドガイド９が上部格子板３１に過度に接触することを防止することができ、グリッドガイド９が滑らかに上部格子板３１を通過することができる。
【００６２】
（効 果）
このように本実施形態の水中搬送装置１によれば、上部格子板３１を通過するときのガイドとなるグリッドガイド９の側面から４方向に水流を噴出する水吐出口４５を形成したことにより、グリッドガイド９が上部格子板３１に引っかかることなく滑らかに移動することができるので、最短時間で搬送作業を行うことができる。
【００６３】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、各実施形態を組み合せ、また種々の変更が可能である。例えば、上記第１実施形態では、搬送物として燃料支持金具、制御棒及び制御棒案内管、あるいは燃料集合体燃料に適用した例について説明したが、これらに限定することなく、搬送物として炉内構造物を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…水中搬送装置、２…浮力調整部、３…水中移動部、４…搬送物把持部、５…燃料支持金具、６…制御棒案内管、７…上下スラスタ、８…水平スラスタ、９…グリッドガイド、１０…耐圧容器、１１…圧縮空気ボンベ、１２…バルブ操作部、１３…注入バルブ、１４…注入口、１５…バルブ操作部、１６…吐出バルブ（空気制御弁）、１７…空気吐出口、１８…バルブ操作部、１９…吐出バルブ（水制御弁）、２０…水吐出口、２１…フロート式液面計（水位検出部材）、２２…水面、２３…水面、２４…位置検出センサ、２５…水面、２６…位置検出センサ、３０…原子炉、３１…上部格子板、３２…炉心支持板、３５…燃料プール、３６…ラック、３７…炉壁、３８…プール壁、４０…保護リング、４１…ワイヤドラム、４２…ワイヤ、４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ…水吐出口、４６…水流、４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ…反力
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば原子力発電プラントにおいて水中に設置された燃料や制御棒などの搬送物を移動させて他の場所に設置するなどの搬送作業を行う水中搬送装置及び水中搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原子力発電プラントにおいて燃料の交換や制御棒の取替えなどの取扱い作業は、天井クレーン、燃料交換機の燃料交換用マスト、又は補助ホイストを用いて行われている。このような前後の作業に影響を及ぼす作業、いわゆるクリティカル作業を短時間で行う装置やシステムを実現することは、定期検査期間を短縮化するとともに、プラント寄与率の向上に貢献することとなる。
【０００３】
このように原子力発電プラントにおいて、水中での燃料の交換作業を短時間で行う水中航行式燃料交換装置としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載された技術では、燃料や制御棒などの搬送物を掴み機構部で掴んで炉内を搬送する際、搬送物が炉壁やプール壁などに接触し、搬送物を損傷させる可能性がある。
【０００６】
本発明は、炉内における搬送物の搬送作業時間を短縮するとともに、その搬送物の搬送中に搬送物を保護することのできる水中搬送装置及び水中搬送方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る水中搬送装置は、原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置であって、前記炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部と、前記原子炉の上下方向及び水平方向に沿う推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部と、前記搬送物を把持する搬送物把持部と、前記搬送物を把持した状態で前記搬送物を保護する保護部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の実施形態に係る水中搬送方法は、原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送方法であって、前記炉水中における浮力を調整する浮力調整ステップと、前記原子炉の上下方向及び水平方向に沿う推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転する水中移動ステップと、前記搬送物を把持する搬送物把持ステップと、を有し、前記搬送物を把持した状態で前記水中移動するとき、前記搬送物を保護することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る水中搬送装置の第１実施形態を示す立面図である。
【図２】図１の保護リングが下方に移動した状態を示す立面図である。
【図３】図１の浮力調整部を示す立断面構成図である。
【図４】図３において水面が低下した状態を示す立断面構成図である。
【図５】第１実施形態の水中搬送装置による搬送物の搬送手順を示す概略図である。
【図６】図５の次の搬送手順を示す概略図である。
【図７】図６の次の搬送手順を示す概略図である。
【図８】図７の次の搬送手順を示す概略図である。
【図９】図８の次の搬送手順を示す概略図である。
【図１０】本発明に係る水中搬送装置の第２実施形態のグリッドガイドを示す部分立面図である。
【図１１】図１０のグリッドガイドの上部格子板との位置関係を示す平断面構成図である。
【図１２】図１０のグリッドガイドが上部格子板を通過する状態を示す部分立面図である。
【図１３】図１０のグリッドガイドが受ける反力の作用方向を示す平断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る水中搬送装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、搬送物として燃料支持金具、制御棒及び制御棒案内管を適用し、原子炉内の制御棒取替え作業を例にして説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
（全体の構成）
図１は本発明に係る水中搬送装置の第１実施形態を示す立面図である。図２は図１の保護リングが下方に移動した状態を示す立面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の水中搬送装置１は、炉水中において水中搬送装置１自体の浮力を調整する浮力調整部２と、この浮力調整部２の下方に取り付けられた水中移動部３と、この水中移動部３にグリッドガイド９を介して連結された搬送物把持部４と、水中移動部３とグリッドガイド９との間に取り付けられたワイヤドラム４１からワイヤを介して吊り下げられた保護リング４０とを備えている。
【００１３】
水中移動部３は、複数の推進用スラスタにより構成されている。具体的には、本実施形態の水中移動部３は、原子炉の炉水中で上下方向の推力を生じさせる２つの上下スラスタ７と、炉水中で水平方向の推力を生じさせて水平移動と鉛直軸回りに自転するための４つの水平スラスタ８とがそれぞれ鉛直軸周りに対称に配置されている。これにより、水中搬送装置１は、水中移動部３により水中を３次元方向に移動するとともに、鉛直軸回りに自転可能である。
【００１４】
なお、水平スラスタ８の個数は、上記のように４つに限定することはない。例えば、水中搬送装置１を水平移動させるとともに、鉛直軸回りに自転させるためには、一直線上に対称に配置された２つの水平スラスタと、この直線と直交する位置に配置された１つの水平スラスタとの合計３つの水平スラスタによっても、上記と同様の移動機能を実現することができる。
【００１５】
搬送物把持部４は、原子炉の炉内構造物である上部格子板を通過するときにガイドとなる長尺構造物としてのグリッドガイド９を介して水中移動部３と連結されている。本実施形態の搬送物把持部４は、図１及び図２に示すように搬送物として燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を把持して吊り下げている。この制御棒案内管６内には、上記制御棒が配設されている。
【００１６】
（保護リングの構成及び作用）
次に、保護リング４０の構成及び作用について説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、保護リング４０は、円環状の構造物から形成され、内径寸法がグリッドガイド９及び制御棒案内管６の外径寸法より大きくなるように規定されている。なお、保護リング４０は、グリッドガイド９及び制御棒案内管６に対して自重で上下移動可能な最小の内径寸法であればよい。保護リング４０は、複数本のワイヤ４２に吊り下げられている。これらのワイヤ４２は、ワイヤドラム４１により巻取り又は繰出し可能である。
【００１８】
したがって、保護リング４０は、ワイヤドラム４１によりワイヤ４２を巻取り又は繰出すことにより、グリッドガイド９及び制御棒案内管６に対して上昇又は下降可能である。すなわち、保護リング４０は、図２に示すようにワイヤ４２を繰出すことにより、制御棒案内管６の下方の位置まで下降させることが可能である。ここで、保護リング４０は、図７に示すように燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４により掴んで吊り下げて炉内を遊泳移動する際には、制御棒案内管６の下方の位置まで下降させておく。
【００１９】
このように構成された保護リング４０は、搬送物としての燃料支持金具５、図示しない制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４により掴んで吊り下げて炉内を遊泳移動する際、仮に炉壁３７やプール壁３８に水中搬送装置１が接触したとしても、炉壁３７やプール壁３８とは浮力調整部２、水中移動部３又は保護リング４０が接触し、上記搬送物を未然に保護することができる。
【００２０】
なお、保護リング４０は、遊泳移動時の搬送物の保護を目的としているものの、炉壁３７やプール壁３８を傷つけないために、弾性変形可能な材質で構成される。すなわち、保護リング４０は、例えば、リング状に成形されたゴムが使用可能であり、衝撃吸収能力に優れた多数の微小な空洞を備えるスポンジゴムや、内部が空洞のゴムチューブであってもよい。
【００２１】
また、保護リング４０は、必ずしも全体が弾性変形する必要はなく、リング形状に形成された部材の上下面を除いた内側と外側にスポンジゴムなどの弾性変形可能な材料を貼り付けて構成したとしても、上記搬送物、炉壁３７やプール壁３８を損傷させないための保護機能が確保される。
【００２２】
さらに、本実施形態の保護リング４０は、複数本のワイヤ４２で吊り下げられ、ワイヤドラム４１により巻取り又は繰出して上下動する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば多段で伸縮するガイド部材によって上下動させることも可能である。
【００２３】
また、本実施形態では、搬送物を保護するためにリング状に形成された保護リング４０を搬送物の下端まで降下させて保持するようにしたが、これに限らず上下方向に伸縮可能な薄い蛇腹状の円筒カーテンを使用してもよい。この場合には、グリッドガイド９の上端部分におけるワイヤドラム４１の下部に上記円筒カーテンの上端を固定するとともに、その下端を搬送物の下端まで伸ばすことができるようにすれば、搬送物全体を覆うことが可能となる。なお、上記円筒カーテンには、水中搬送装置１の遊泳移動時の流体抵抗を軽減するため、複数の通水孔を開けておくことが望ましい。
【００２４】
ところで、本実施形態において、搬送物を吊り下げていない場合に保護リング４０は上方に位置するものの、搬送物を吊り下げた時には保護リング４０が図２に示すように下方に位置するので、水中での全体重心が下がることになる。
【００２５】
その結果、水中搬送装置１は、全体の浮力中心と重心との間の距離が離れるので、搬送時に装置全体が傾いても復帰モーメントが大きくなる。これにより、水中移動部３による推進力で移動開始時や移動中及び移動停止時に水中搬送装置１が傾いても、鉛直方向に復帰し易くなり、操作時の安定性を向上させることができる。
【００２６】
（浮力調整部の構成及び作用）
次に、浮力調整部２について図３及び図４に基づいて説明する。
【００２７】
図３は図１の浮力調整部を示す立断面構成図である。図４は図３において水面が低下した状態を示す立断面構成図である。
【００２８】
図３及び図４に示すように、浮力調整部２は、耐圧容器１０内部の水の量を調整することで浮力を調整している。この耐圧容器１０の外周部には、圧縮空気ボンベ１１が配置されている。この圧縮空気ボンベ１１は、バルブ操作部１２により開閉される注入バルブ１３に接続されている。この注入バルブ１３は、耐圧容器１０の注入口１４に接続され、圧縮空気の供給と停止を切替える。これにより、圧縮空気ボンベ１１の圧縮空気は、バルブ操作部１２により開閉される注入バルブ１３を操作することで、注入口１４から耐圧容器１０内へ供給されるか、停止される。
【００２９】
また、耐圧容器１０の上部には、空気吐出口１７が配置されている。この空気吐出口１７には、空気制御弁としての吐出バルブ１６が取り付けられている。この吐出バルブ１６は、バルブ操作部１５により開閉され、耐圧容器１０内部の空気の排出と停止を切替える。これにより、耐圧容器１０内の空気は、バルブ操作部１５により開閉される吐出バルブ１６を開閉操作することで、空気吐出口１７から排出されるか、停止される。
【００３０】
さらに、耐圧容器１０の下部には、水吐出口２０が配置されている。この水吐出口２０には、水制御弁としての吐出バルブ１９が取り付けられている。この吐出バルブ１９は、バルブ操作部１８により開閉され、耐圧容器１０内部の水の排出と停止を切替える。これにより、耐圧容器１０内の水は、バルブ操作部１８により開閉される吐出バルブ１９を開閉操作することで、水吐出口２０から排出されるか、停止される。
【００３１】
耐圧容器１０内は、水中設置状態において上方が空気で下方が水で満たされている。この水面２２の位置は、水位検出部材としてのフロート式液面計２１により検出することができる。具体的には、図３に示すように水面２３に対応する位置に位置検出センサ２４が、水面２５に対応する位置に位置検出センサ２６が設置されている。フロート式液面計２１は、各々の水位に応じて位置が上下動するので、位置検出センサ２４や位置検出センサ２６により水面の位置を検出することができる。
【００３２】
例えば、図３の水位における浮力により、搬送物を吊り下げていないときは、水中搬送装置１全体の水中重量が中性浮力となった状態、すなわち水中で浮きも沈みもしない水中重量がほぼ０の状態とする。一方、図１及び図２に示すように、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４に把持して搬送する場合には、これらの水中重量以上の浮上力が必要になる。上記３種の水中重量は、数百ｋｇｆを越えるため上下スラスタ７によってこの上昇力を得ることは現実的ではない。したがって、この浮力調整部２により浮力を発生させる。
【００３３】
以下に、浮力を付与するための操作手順について説明する。
【００３４】
まず、浮力を増加する場合は、図３において、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を開き、バルブ操作部１５を操作することにより吐出バルブ１６を閉じる。そして、バルブ操作部１２を操作することにより注入バルブ１３を開いて圧縮空気ボンベ１１から耐圧容器１０内に圧縮空気を供給する。
【００３５】
すると、耐圧容器１０内の水が水吐出口２０から排出され、内部の空気量が増えて水面２２が低下することにより、水中での水中搬送装置１の浮力を増やすことができる。また、図４に示すように、水面２２が水面２５の位置になったことを位置検出センサ２６により検出し、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を閉じて水の排出を停止し、バルブ操作部１２を操作することにより注入バルブ１３を閉じる。
【００３６】
逆に、浮力を減ずる場合には、バルブ操作部１５を操作することにより吐出バルブ１６を開き、バルブ操作部１８を操作することにより吐出バルブ１９を開く。これにより、水吐出口２０から耐圧容器１０内に水が浸入し空気吐出口１７から空気が排出されて水面２２が上昇することにより、水中での浮力を減少させることができる。
【００３７】
例えば、図３が搬送物を吊り下げていない状態で全体が中性浮力となるような浮力調整部２の水面位置であり、図４の状態が搬送物を吊り下げている状態とすると、上記のようにバルブを操作することにより水中搬送装置１の浮力を調整することが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態では、フロート式液面計２１の位置を検出するため、２個の位置検出センサを耐圧容器１０内の上下に配置したが、これに限らず中性浮力より若干水中重量を増やしたい場合などがあり、この場合には、水面の位置を検出する位置検出センサをさらに増やすようにすればよい。
【００３９】
また、本実施形態における水中搬送装置１が原子炉内で遊泳移動中に、この浮力調整部２の故障により沈降してしまい急速に浮上させたいときは、耐圧容器１０内にエアバッグを瞬時に膨張させるのに用いられているインフレータなどのガス発生装置を配置してもよい。この場合には、耐圧容器１０の内圧が過度に上昇しないように耐圧容器１０の下部に逃し弁を取り付けることが望ましい。
【００４０】
このような構成により、水中搬送装置１を急速浮上させる場合には、外部信号によりインフレータを作動させてガスを発生し、このガス圧により耐圧容器１０内の水を逃がし弁から排出して水面２２の位置を低下させて浮力を増加させることが可能である。これにより、水中搬送装置１と原子炉内の炉内構造物との衝突を未然に回避し、水中搬送装置１及び炉内構造物の健全性を保つことができる。
【００４１】
ところで、上述したような浮力を調整する水面２２の位置を判断するには、水中搬送装置１の水深を把握する必要がある。このためには、例えば次のような３つの方法がある。第１の方法は、炉上部からの直接目視や監視カメラの画像により搬送中の周辺の炉内構造物との相対位置から判断する方法である。第２の方法は、水中搬送装置１に水深計を配置して検出する方法である。第３の方法は、外部の複数の予め固定した位置から水中搬送装置１までの直線距離を計測し、三角測量の原理を応用して水深を検出する方法である。これらの方法によって水深を把握して浮力を調整する水面２２の上下位置を判断することができる。
【００４２】
（全体の作用）
次に、本実施形態の水中搬送装置を用いて燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６をラックへ搬送する手順について説明する。図５〜図９は、燃料支持金具５、制御棒、制御棒案内管６をラックへ搬送する手順を示す概略図である。なお、水中搬送装置は、状態が分かり易いように大きく図示している。
【００４３】
図５に示すように、原子炉３０内には、燃料支持金具５及び制御棒案内管６が設置され、この制御棒案内管６内には制御棒が設けられている。燃料支持金具５は、炉心支持板３２上に設置され、その上方には上部格子板３１が配置されている。水中搬送装置１は、これらの燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を炉内から燃料プール３５に設置されたラック３６に移動させる。水中搬送装置１は既に、上述したように全体の水中重量がほぼ０となる中性浮力に保たれており、水中移動部３を駆動させることにより遊泳移動しながら搬送対象へ接近する。
【００４４】
次に、図６に示すように、搬送物把持部４及びグリッドガイド９を、上部格子板３１を通過させ、搬送物把持部４により搬送物である燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を把持する。そして、上述したように浮力調整部２により浮力を増大させ、搬送物を含めた全体の水中重量がほぼ０となるように調整する。この状態でグリッドガイド９を上部格子板３１に沿わせながら上昇し、図７に示すように搬送物を炉上部へ移動させる。さらに、図８に示すようにラック３６へ燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を設置する。次いで、図９に示すように次の搬送対象へ移動し、上記と同様の手順を繰り返す。
【００４５】
このように本実施形態による水中搬送装置１は、水中移動部３により原子炉内の炉心部の上部格子板３１へ遊泳移動し、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送物把持部４によって掴み上げてラック３６などへ遊泳移動して搬送することができる。水中搬送装置１は、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６の有無により水中重量が異なっているものの、浮力調整部２によって全体の水中重量がほぼ０ｋｇｆとなる中性浮力に調整することが可能であり、上下スラスタ７によって上昇や下降が可能である。
【００４６】
なお、本実施形態では、燃料支持金具５、制御棒及び制御棒案内管６を搬送する手順について述べたが、本実施形態の水中搬送装置１は、この他に燃料取替え作業にも適用することができる。
【００４７】
以下に、燃料取替え作業の一連の作業手順について説明する。
【００４８】
まず、図示しない燃料交換機により上部格子板３１の一区画内における対角の２体の燃料集合体燃料を取り出した後、水中搬送装置１により制御棒の転倒を防止するためのダブルブレードガイドを挿入設置する。
【００４９】
次に、上記燃料交換機により残りの２体の燃料集合体燃料を取り出す。新しい燃料を設置する場合には、この逆の順序で作業を行う。これにより、ダブルブレードガイドを燃料交換機で搬送する必要がなく、並行して作業することができるので、燃料集合体の取替え作業時間を短縮することができる。
【００５０】
さらに、燃料集合体そのものを水中搬送装置１により搬送することも可能である。この場合には、複数の水中搬送装置１により同時に複数の燃料集合体を移動させることができるため、燃料集合体の取替え作業時間を短縮することができる。
【００５１】
（効 果）
以上説明したように本実施形態による水中搬送装置１によれば、保護リング４０がワイヤ４２により吊り下げられ、搬送物を把持した後にその搬送物の下端まで下降し、水中移動時の水流などの外乱を受けて水中搬送装置１が周囲の炉壁３７やプール壁３８などと接触することがあっても、把持した搬送物と直接的な接触を防止するため、その搬送物を保護することができる。
【００５２】
また、本実施形態による水中搬送装置１によれば、保護リング４０を下方に下げることによって、搬送時の姿勢を安定させることができるので、搬送作業を容易かつ円滑に行うことが可能になる。
【００５３】
なお、本実施形態では、水中搬送装置１にバッテリを搭載し、水中移動部３の制御情報や位置検出センサ２４，２６などの検出信号は、無線で地上局側と通信を行い、原子炉内水中の位置情報から水中移動部３を駆動制御して移動可能としてもよい。このように構成することにより、動力供給ケーブルや制御ケーブルを除去することができるため、水中搬送装置１の移動性能を向上させるとともに、搬送物の搬送時間を短縮することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
（構 成）
図１０は本発明に係る水中搬送装置の第２実施形態のグリッドガイドを示す部分立面図である。図１１は図１０のグリッドガイドの上部格子板との位置関係を示す平断面構成図である。図１２は図１０のグリッドガイドが上部格子板を通過する状態を示す部分立面図である。図１３は図１０のグリッドガイドが受ける反力の作用方向を示す平断面構成図である。
【００５５】
なお、前記第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符合を付して説明する。
【００５６】
前記第１実施形態において、グリッドガイド９は、上部格子板３１を通過するときのガイドとしての機能を有するものの、水中搬送装置１が水流や図示しないケーブルの反力などの外乱を受けて、グリッドガイド９と上部格子板３１とが過度に接触して鉛直方向に対して斜めになり、水中搬送装置１の上昇や下降に支障をきたすことが想定される。
【００５７】
そのため、本実施形態は、図１０に示すようにグリッドガイド９の側面に一定間隔をおいて複数の水吐出口４５が形成されている。この水吐出口４５を構成するそれぞれの水吐出口４５ａ〜４５ｄは、図１１に示すように上部格子板３１の内壁に向かう向きに２箇所ずつ複数の位置に設けられており、図１２に示すように上部格子板３１の上下の幅よりも狭い間隔で設けられている。
【００５８】
グリッドガイド９は、内部が中空に形成されており、その内部に水を供給することで、図１２に示すようにグリッドガイド９の外側に向かって水流４６を発生させることができる。
【００５９】
（作 用）
次に、グリッドガイド９に形成された複数の水吐出口４５の作用を説明する。
【００６０】
図１３において、グリッドガイド９が上方に移動して上部格子板３１の内壁に近づくと、水吐出口４５ａが上部格子板３１の内壁によって塞がれようとする。すると、グリッドガイド９内の水圧によって水吐出口４５ａが上部格子板３１から離れる方向に反力４７ａが作用する。したがって、水吐出口４５は、上部格子板３１と完全に接触することなく、隙間を確保するができる。
【００６１】
同様に、水吐出口４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが上部格子板３１によって塞がれる方向にグリッドガイド９が移動したとすると、その反力４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが作用する。その結果、グリッドガイド９は、上部格子板３１に接触しない位置に自動的に調整される。したがって、グリッドガイド９が上部格子板３１に過度に接触することを防止することができ、グリッドガイド９が滑らかに上部格子板３１を通過することができる。
【００６２】
（効 果）
このように本実施形態の水中搬送装置１によれば、上部格子板３１を通過するときのガイドとなるグリッドガイド９の側面から４方向に水流を噴出する水吐出口４５を形成したことにより、グリッドガイド９が上部格子板３１に引っかかることなく滑らかに移動することができるので、最短時間で搬送作業を行うことができる。
【００６３】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、各実施形態を組み合せ、また種々の変更が可能である。例えば、上記第１実施形態では、搬送物として燃料支持金具、制御棒及び制御棒案内管、あるいは燃料集合体燃料に適用した例について説明したが、これらに限定することなく、搬送物として炉内構造物を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…水中搬送装置、２…浮力調整部、３…水中移動部、４…搬送物把持部、５…燃料支持金具、６…制御棒案内管、７…上下スラスタ、８…水平スラスタ、９…グリッドガイド、１０…耐圧容器、１１…圧縮空気ボンベ、１２…バルブ操作部、１３…注入バルブ、１４…注入口、１５…バルブ操作部、１６…吐出バルブ（空気制御弁）、１７…空気吐出口、１８…バルブ操作部、１９…吐出バルブ（水制御弁）、２０…水吐出口、２１…フロート式液面計（水位検出部材）、２２…水面、２３…水面、２４…位置検出センサ、２５…水面、２６…位置検出センサ、３０…原子炉、３１…上部格子板、３２…炉心支持板、３５…燃料プール、３６…ラック、３７…炉壁、３８…プール壁、４０…保護リング、４１…ワイヤドラム、４２…ワイヤ、４５，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ…水吐出口、４６…水流、４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ…反力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置であって、
前記炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部と、
前記原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部と、
前記搬送物を把持する搬送物把持部と、
前記搬送物を把持した状態で前記搬送物を保護する保護部材と、
を備えることを特徴とする水中搬送装置。
【請求項２】
前記浮力調整部は、
内部に水を貯留可能な耐圧容器と、
前記耐圧容器内に圧縮空気を供給可能な圧縮空気ボンベと、
前記耐圧容器内部の空気の排出と停止を切替える空気制御弁と、
前記耐圧容器内部の水の排出と停止を切替える水制御弁と、
前記耐圧容器内部の水位を検出する水位検出部材と、を備え、
前記搬送物を把持しているか否かに基づき、少なくとも２段階に水位を調整して浮力を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項３】
前記水中移動部は、上下移動用の上下スラスタと、水平移動用の水平スラスタとを有し、炉水中を３次元方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項４】
前記保護部材は、円環状の構造物から形成され、ワイヤにより吊り下げられて搬送する前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の下端まで下降し、この搬送物の下端を囲むことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項５】
前記保護部材は、上下方向に伸縮可能な蛇腹状の円筒カーテンであって、前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の下端まで伸ばしたとき、前記搬送物全体を覆うことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項６】
前記搬送物把持部は、原子炉内の上部格子板を通過する時のガイド部分となる長尺構造物に設けられ、前記長尺構造物の側面から少なくとも水平４方向に水流を噴出可能としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の水中搬送装置。
【請求項７】
前記水中移動部は、その制御情報を無線で地上局側と通信を行い、水中での位置情報に基づいて前記水中移動部を制御して移動可能としたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の水中搬送装置。
【請求項８】
原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送方法であって、
前記炉水中における浮力を調整する浮力調整ステップと、
前記原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転する水中移動ステップと、
前記搬送物を把持する搬送物把持ステップと、を有し、
前記搬送物を把持した状態で前記水中移動するとき、前記搬送物を保護することを特徴とする水中搬送方法。
【請求項１】
原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送装置であって、
前記炉水中における浮力を調整可能とする浮力調整部と、
前記原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転可能とする水中移動部と、
前記搬送物を把持する搬送物把持部と、
前記搬送物を把持した状態で前記搬送物を保護する保護部材と、
を備えることを特徴とする水中搬送装置。
【請求項２】
前記浮力調整部は、
内部に水を貯留可能な耐圧容器と、
前記耐圧容器内に圧縮空気を供給可能な圧縮空気ボンベと、
前記耐圧容器内部の空気の排出と停止を切替える空気制御弁と、
前記耐圧容器内部の水の排出と停止を切替える水制御弁と、
前記耐圧容器内部の水位を検出する水位検出部材と、を備え、
前記搬送物を把持しているか否かに基づき、少なくとも２段階に水位を調整して浮力を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項３】
前記水中移動部は、上下移動用の上下スラスタと、水平移動用の水平スラスタとを有し、炉水中を３次元方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項４】
前記保護部材は、円環状の構造物から形成され、ワイヤにより吊り下げられて搬送する前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の下端まで下降し、この搬送物の下端を囲むことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項５】
前記保護部材は、上下方向に伸縮可能な蛇腹状の円筒カーテンであって、前記搬送物を把持した状態で前記搬送物の下端まで伸ばしたとき、前記搬送物全体を覆うことを特徴とする請求項１に記載の水中搬送装置。
【請求項６】
前記搬送物把持部は、原子炉内の上部格子板を通過する時のガイド部分となる長尺構造物に設けられ、前記長尺構造物の側面から少なくとも水平４方向に水流を噴出可能としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の水中搬送装置。
【請求項７】
前記水中移動部は、その制御情報を無線で地上局側と通信を行い、水中での位置情報に基づいて前記水中移動部を制御して移動可能としたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の水中搬送装置。
【請求項８】
原子炉の炉水中を遊泳して搬送物を搬送する水中搬送方法であって、
前記炉水中における浮力を調整する浮力調整ステップと、
前記原子炉の上下方向及び水平方向に推力を生じさせるとともに、鉛直軸周りに自転する水中移動ステップと、
前記搬送物を把持する搬送物把持ステップと、を有し、
前記搬送物を把持した状態で前記水中移動するとき、前記搬送物を保護することを特徴とする水中搬送方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３０７３（Ｐ２０１３−３０７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７０２６（Ｐ２０１１−１３７０２６）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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