炉心シュラウド溶接検査システム及び方法
【課題】炉心シュラウドに対してＲＯＶを保持するためのスラストファンによって装置の寸法が大きくなるという課題を解決する。
【解決手段】検査範囲の拡大及び検査時間の短縮に寄与する断面形状、スキャン機能、及び信頼性を有する遠隔作業機１１０を備える。前記遠隔作業機１１０の断面形状は、前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲してもよい。前記遠隔作業機１１０は、前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機１１０を移動させるように構成された一組の水平車輪と、前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機１１０を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備えることができる。また遠隔作業機１１０を炉心シュラウドに押し付ける真空システムを備える。
【解決手段】検査範囲の拡大及び検査時間の短縮に寄与する断面形状、スキャン機能、及び信頼性を有する遠隔作業機１１０を備える。前記遠隔作業機１１０の断面形状は、前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲してもよい。前記遠隔作業機１１０は、前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機１１０を移動させるように構成された一組の水平車輪と、前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機１１０を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備えることができる。また遠隔作業機１１０を炉心シュラウドに押し付ける真空システムを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、水中構造物を検査するシステム及び方法に関し、より詳細には、沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの溶接部を検査するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）は、安全及び保全のために検査する必要がある。特に、ＢＷＲの炉心シュラウドの溶接部は、粒間応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を確認するために検査する必要がある。検査は、通常、目視検査方法及び超音波プローブを用いて原子炉の運転休止中に実行される。超音波プローブは、溶接部の割れの長さ及び深さを測定する。
【０００３】
ほとんどのＢＷＲは、現在利用できる検査装置が炉心シュラウドの特定の溶接位置にアクセスするのを困難にするジェットポンプ等の様々な構造物を備えている。また、全てのＢＷＲは独特であり、単一のツールで実働全ＢＷＲを検査することをできにくくする。ＢＷＲ炉心シュラウドは、深さが増加するにつれて減少する異径バレルを収容している。その結果として生じる出っ張り及び直径変動は、アクセスのしやすさを課題にしている。
【０００４】
検査ツールは、一般的に、破片が原子炉内で落下又は紛失する可能性を最小限にするように精密に設計されている。ほとんどの検査ツールは、アクセスのしやすさを最大限にすると同時に、材料の損失を防ぎ、故障を最小限にするように特注される。ツールの故障は、ＢＷＲを検査する時間が増加するという点で費用がかかる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遠隔作業機（ＲＯＶ）は、主に１００フィートまで水に沈めることができなければならないということもあって、一般的に大きすぎて炉心シュラウドを検査するために用いることができない。スラストファンは、炉心シュラウドに対してＲＯＶを保持するためにＲＯＶ上で通常用いられる。必要な推力を発生させるために必要であるスラストファンはＲＯＶの寸法を増大させ、それによってそのアクセスのしやすさを制限する。スラストファンはまた、故障リスク及び原子炉内で部品の潜在的な損失リスクがある可動部品の数を増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
様々な実施形態は、原子炉の炉心シュラウドを検査するシステム及び方法を提供する。例示的実施形態によれば、検査用遠隔作業機（ＲＯＶ）は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心シュラウドの外径に隣接する構造物の後ろを移動するように、且つ可動部品を用いずにＢＷＲの炉心シュラウドに取り付けられるように構成される。ＲＯＶは、炉心シュラウドの溶接部を効率的に検査するように構成されており、それはＲＯＶが、炉心シュラウドの様々な位置をカバーするためのテレスコープ装置によって、頻繁に炉心シュラウドの表面から取り外す必要がなく、配向の異なる溶接部を検査するために取り外して再構成する必要がなく、且つ可動部品が少ないので頻繁に取り外してメンテナンスする必要がないからである。従って、ＲＯＶは、検査をより費用効果が高く効率的にする。低い断面形状、スキャン機能、及び信頼性の増大が、検査範囲の拡大及び検査時間の短縮に寄与する。
【０００７】
例示的実施形態によれば、炉心シュラウドを検査する検査システムは、炉心シュラウドの表面から測定したときの高さを最小限にするために炉心シュラウドの表面に適合するように構成された遠隔作業機を備える。ある実施形態では、遠隔作業機の断面形状が炉心シュラウドの表面に適合するように湾曲しており、またある実施形態では、遠隔作業機がばね荷重ヒンジによって翼に接続された腹部を備える。例示的実施形態の遠隔作業機は、ある実施形態では、超音波プローブ及び超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムの１つ以上と、炉心シュラウドの円周の周囲で遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪及び炉心シュラウドの軸に沿って遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪と、取り付けアームをその平坦な中間部分に案内するように構成されたハンドルと、遠隔作業機を炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムとを更に備える。真空システムは、遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを備える。
【０００８】
上述の内容は様々な実施形態の幾つかの態様及び特徴を大まかに概説したが、様々な潜在用途の単なる例示として解釈すべきである。異なる様式で開示情報を適用することによって、又は開示される実施形態の様々な態様を組み合わせることによって、その他の有益な結果も得ることができる。特許請求の範囲によって定義される技術的範囲に加えて、添付図面に関連してなされる例示的実施形態の詳細な説明を参照することによって、その他の態様及びより包括的な解釈も得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】沸騰水型反応炉（ＢＷＲ）と、例示的実施形態に従った、ＢＷＲの炉心シュラウドの外側に遠隔作業機（ＲＯＶ）を備えた検査システムとの部分斜視図である。
【図２】図１のＲＯＶの平面図である。
【図３】図２のＲＯＶの端面図である。
【図４】図２のＲＯＶの真空システムの部分斜視図である。
【図５】図２のＲＯＶのナビゲーションシステムの部分概略端面図である。
【図６】図２のＲＯＶのナビゲーションシステムの部分概略端面図である。
【図７】図２のＲＯＶの溶接スキャニングシステムの部分斜視図である。
【図８】図４の真空システムの部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
必要に応じて、詳細な実施形態が本明細書において開示される。開示される実施形態は単なる例示であって、様々な代替形態及びそれらの組み合わせで実施できることを理解されたい。本明細書において使用される場合、「例示」という単語は、実例、見本、モデル、又はパターンとして役立つ実施形態に言及するために拡張的に用いられる。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、特定の構成要素の詳細を示すために幾つかの特徴が誇張又は最小化されることがある。他の例では、当業者に公知の構成要素、システム、材料、又は方法は、本発明を不明瞭にするのを避けるために詳細には説明していない。従って、本明細書に開示される特定の構造的且つ機能的詳細は、限定的であると解釈すべきではなく、単なる特許請求の範囲の基礎及び当業者に教示するための典型的基礎として解釈すべきである。
【００１１】
例示的実施形態は、沸騰水型反応炉（ＢＷＲ）の炉心シュラウドという状況において本明細書で説明されている。しかしながら、例示的実施形態がその他の水中構造物を含むその他の状況において適用できることは当業者にとって明らかであろう。本明細書の教示は構造物の内面又は内径に適用することもできるが、本明細書に記載の実施形態は構造物の外面又は外径に対して構成されている。
【００１２】
図１を参照すると、ＢＷＲの原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０は炉心シュラウド２０を備える。炉心シュラウド２０は、原子炉心２２を囲む、ＲＰＶ１０の内側の多径段付きシリンダである。一般的に言えば、炉心シュラウド２０は、原子炉炉心２２を通って上方へ冷却剤流を案内し、上部格子板、蒸気乾燥器、及び炉心スプレーアセンブリの支持を行なう。ＲＰＶ１０は、アニュラス（環状部）にジェットポンプ等の様々な炉心シュラウド構造物２４を備える。炉心シュラウド２０は、例えば、垂直及び水平溶接部によってステンレス鋼から製造できる。
【００１３】
図１〜３を参照すると、検査システム１００は、遠隔作業機（ＲＯＶ）１１０と、ＲＯＶ１１０を制御する制御装置１１２とを備える。ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の外面の断面形状に適合し、炉心シュラウド２０の外面に取り付けられ、炉心シュラウド２０の外面に沿って進み、且つ炉心シュラウド２０の溶接部を検査するように構成される。そうするために、ＲＯＶ１１０は、下記に詳述する真空システム、ナビゲーションシステム、及び検査システムを備える。制御装置１１２は、モータ、ポンプ、及びピストンを制御し、且つモータ及びその他のセンサからのフィードバックを受信してＲＯＶ１１０及び超音波プローブを溶接部又はその他の位置の割れに対して位置決めするように構成される。更に、制御装置１１２は、超音波プローブを制御して、例えば、割れの長さ及び幅の測定を行なうように構成される。制御装置１１２とこれらの要素の各々との間の接続は、ケーブル１１４で表される。
【００１４】
制御装置１１２は、プロセッサと、ソフトウェアモジュールを格納するメモリ又はその他のコンピュータ記憶媒体とを備える。ソフトウェアモジュールは、本明細書に記載のシステムを制御して本明細書に記載の方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を備える。本明細書に記載の方法は、折に触れて、コンピュータ実行可能命令という一般的状況において説明することがあるが、本発明の方法はその他のプログラムモジュールと組み合わせて、且つ／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実施することもできる。モジュールという用語、又はその変形語は、本明細書においてルーチン、プログラムアプリケーション、プログラム、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含むように拡張的に用いられる。モジュールは、サーバ、ネットワークシステム、シングルプロセッサ又はマルチプロセッサシステム、マイクロコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイル装置、マイクロプロセッサベースのプログラマブルコンシューマエレクトロニクス、それらの組み合わせなどを含む様々なシステム構成上で実施できる。
【００１５】
コンピュータ可読媒体には、例えば、揮発性メディア、不揮発性メディア、リムーバブルメディア、及びノンリムーバブルメディアが含まれる。コンピュータ可読媒体という用語とその変形語は、本明細書及び特許請求の範囲で用いられているように、記憶媒体に言及するものである。一部の実施形態では、記憶媒体には、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、固体メモリ又はその他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ブルーレイ、或いはその他の光学ディスク記憶装置、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又はその他の磁気記憶装置等の、揮発性及び／又は不揮発性、リムーバブル及び／又はノンリムーバブルメディアが含まれる。
【００１６】
ＲＯＶ１１０は、腹部１２０と、腹部１２０の対向側面に位置決めされた翼１２２とを備える。図３を参照すると、腹部１２０及び翼１２２は、ＲＯＶ１１０の断面形状が炉心シュラウド２０の外面の湾曲に適合するような湾曲断面形状を有している。一般的に、腹部１２０及び翼１２２の各々の湾曲は、炉心シュラウドの外半径に依存する。
【００１７】
ＲＯＶ１１０は、様々な炉心シュラウド２０の表面に適合するように構成される。例えば、ＲＯＶ１１０は、６０インチ半径の炉心シュラウド及び１１０インチ半径の炉心シュラウドの両方に適合するように構成される。異なる直径の炉心シュラウド２０に適合するために、翼１２２は、各々がばね荷重ヒンジ１２４によって腹部１２０に取り付けられている。炉心シュラウド２０に取り付けられる場合、ＲＯＶ１１０は、各ヒンジ１２４の軸が炉心シュラウド２０の縦軸に対して実質的に垂直又は平行であるように炉心シュラウド２０に対して配向される。ばね荷重ヒンジ１２４は、炉心シュラウド２０の表面に向かって翼１２２を付勢する。ばね荷重ヒンジ１２４は、トーションばねを備える。翼１２２の移動の範囲は、翼１２２が開放したままで、ＲＯＶ１１０が炉心シュラウド２０に容易に取り付けることができるように一定範囲に限られている。トーションばねの強度は大きすぎないように選択されていて、トーションばねが以下に詳述する取り付けシステムの機能を台無しにしないようになっている。例えば、トーションばねの強度は、ＲＯＶ１１０の腹部１２０を実質的に炉心シュラウド２０から遠ざけることがないように選択される。トーションばねの強度はまた、以下に詳述するように、検査システムの要素を炉心シュラウド２０に対して十分に保持するように選択される。
【００１８】
ＲＯＶ１１０は炉心シュラウド２０の外面に適合するので、ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の近くに位置決めされて低い断面形状を維持するように構成される。例えば、断面形状高さは、炉心シュラウド２０の表面からの半径方向の距離として測定できる。図１を参照すると、ＲＯＶ１１０の低い断面形状は、ＲＯＶ１１０がアニュラス内のジェットポンプ及びその他の障害物等の様々な炉心シュラウド構造物２４の下を移動できるようになっている。例えば、ＲＯＶ１１０は１．７インチの最大断面形状高さを有する。この高さで、ＲＯＶ１１０はアニュラス内のほとんどの障害物の後ろを動くことができる。更に、炉心シュラウド２０は湾曲断面形状を有しているので、ＲＯＶ１１０の湾曲形状は、翼１２２の外縁部であっても１．７インチ未満の高さを維持する。
【００１９】
図１、２、４、及び８を参照すると、ＲＯＶ１１０は、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に制御可能に固着させる又は押し付けるように構成された真空システム１３０の要素を備える。真空システム１３０は、腹部１２０の空隙１２６内に低圧又は真空空間を形成する。空隙１２６は、密封リング１３２によって画定される。密封リング１３２は、空隙１２６内の圧力を低下させるか、又は別の方法で制御して、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に固着させることができるように、炉心シュラウド２０の表面に対して密封して空隙１２６をアニュラスから隔離するように構成される。密封リング１３２は、炉心シュラウド２０の表面上の障害物の上を移動するように構成される。一般に、密封リング１３２は丸い断面形状を有し、ＲＯＶ１１０が様々な表面変化、例えば溶接部クラウンの上を移動できるように可撓性材料から製造される。例示的な密封リング１３２には、ｊ字型ポリウレタン、フォームなどが含まれる。フォーム密封リング１３２をより詳細に説明する。
【００２０】
図８を参照すると、密封リング１３２は、ネオプレン被覆ナイロンカバー２３２で覆われた独立気泡フォームリング２３０又はスカートを備える。内輪及び外輪状プレート２３４，２３６は、腹部にボルト留めされて、ナイロンカバー２３２の内縁及び外縁を腹部に対して保持し、且つナイロンカバー２３２をフォームリング２３０の上に保持する。フォームリング２３０は、真空シールを依然として維持しながら、圧縮及び膨張して障害物の上を移動できる。フォームリングは、その他のシール設計に関連する問題である、折り曲げや吸引力の損失を伴わずに障害物の上を移動することがわかった。ネオプレン被覆ナイロンカバー２３２は、密封リング１３２が耐久性があって堅牢であるようにフォームリング２３０を保護する。
【００２１】
ある実施形態では、１つの密封リングが障害又は障害物の上を移動している間に吸引力を失った場合にＲＯＶが表面に取り付けられたままであるように、複数の密封リング１３２が使用される。
【００２２】
図２及び４を参照すると、真空システム１３０は、ベンチュリ弁１３４又は制量穴（ジェット）と、ポンプ１３６又はその他の加圧水供給装置と、ポンプ１３６をベンチュリ弁１３４に接続するホース１３８とを更に備える。制御装置１１２は、ポンプ１３６を制御するように構成される。ポンプ１３６は、アニュラスから水を吸い上げ、水をベンチュリ弁１３４に供給する。ポンプ１３６は、例えば、燃料補給フロアの水位より上の炉心シュラウド２０の頂部に位置付けることができる。ポンプ１３６は、既にＲＰＶ１０内にある水を再循環させるように構成される。
【００２３】
ベンチュリ弁１３４は、ポンプ１３６によって供給される水圧に応じて空隙１２６から水を移動させるように構成される。チャンネル１４０は、空隙１２６を流路１４２に接続する。ベンチュリ弁１３４の流路１４２は狭くなってから、ポンプ１３６によってベンチュリ弁１３４に供給された加圧水がベンチュリ弁１３４の低圧位置１４４で低圧を発生させるように流れ方向に広がる。チャンネル１４０は、低圧位置１４４において流路１４２に接続する。そのようにして、ベンチュリ弁１３４を通ってポンプ１３６によって供給された加圧水は、空隙１２６からベンチュリ弁１３４の流路１４２へと水を吸い上げて、空隙１２６内の圧力を低下させる。ベンチュリ弁１３４は、空隙１２６内の圧力を低下させるために可動部品を必要としない。従って、ベンチュリ弁１３４は、真空システム１３０の故障のリスクを減らし、ＲＰＶ１０への破片の入り込みを減少させる。ベンチュリ弁１３４は、空隙から水を直接吸い上げるポンプを用いた場合と比較して、真空力のより優れた制御を可能にする。ベンチュリ弁１３４によってもたらされる真空力は、ポンプ１３６からの加圧水又はポンプ流に応じて制御される。
【００２４】
図２を参照すると、ＲＯＶ１１０は、以下で詳述するように、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に沿って移動させて超音波プローブを包括的に位置決めするように構成されるナビゲーションシステム１５０を更に備える。移動しているとき、ＲＯＶ１１０は、ＲＯＶ１１０の断面形状を炉心シュラウド２０の表面の断面形状に適合させるように、炉心シュラウド２０に対してその配向を維持する。ＲＯＶ１１０は、モータ駆動車輪を用いて水平方向及び垂直方向の両方に動くように構成される。一般的に、ＲＯＶ１１０は平行移動はするが回転はしない。
【００２５】
ナビゲーションシステム１５０は、ＲＯＶ１１０を水平方向に又は炉心シュラウド２０の円周の周囲で移動させるように構成された一組の水平車輪１５２を備える。ナビゲーションシステム１５０はまた、ＲＯＶ１１０を垂直方向に又は炉心シュラウド２０の縦軸に沿って移動させるように構成された一組の垂直車輪１５４を備える。図５及び６を参照すると、水平車輪１５２は適切な位置に固定され、垂直車輪１５４は格納及び伸長するように構成される。図５に示す水平移動動作モード中、水平車輪１５２は炉心シュラウド２０の表面に接触し、垂直車輪１５４は炉心シュラウド２０の表面と接触しないように格納される。図６に示す垂直移動動作モード中、垂直車輪１５４は、炉心シュラウド２０の表面に接触し、且つ水平車輪１５４が炉心シュラウド２０の表面と接触しないように水平車輪１５４を解放するように伸長する。垂直車輪１５４は、制御装置１１２による空気圧ピストン１５５（図２、５、及び６に概略的に示す）の作動によって伸長する。例えば、そのような空気圧ピストン１５５は、四角形（クワド）リングシール及びシリンダ用の青銅インサートを備えて特注される。垂直車輪１５４は、深さでの水圧、真空付着力、及び／又は引張ばね（図示せず）によって格納される。
【００２６】
図２を再び参照すると、各組の車輪１５２，１５４は、各組の車輪１５２，１５４を駆動するモータ１５６，１５８が制御装置１１２によって制御されるので、制御装置１１２によって駆動されるように構成される。車輪１５２，１５４は、モータ１５６，１５８によって独立して作動させられて、必要に応じて移動方向を円滑に修正するように構成される。各組の車輪１５２，１５４は、制御装置１１２に位置フィードバックを提供する独立型非駆動車輪１６２，１６６を有する。被駆動車輪１６２，１６６は、受動的であってエンコーダ１６０，１６４に連結される。エンコーダ１６０，１６４は、炉心シュラウド２０の表面上のＲＯＶ１１０の位置、特に超音波プローブの位置を測定するために、例えば、放射線硬化型傾斜計、ジャイロスコープセンサ、深度センサなどのその他のセンサ（図示せず）と共に使用される。車輪の材料は、原子力発電所で用いるための要件に適合し、且つ水中の場合、炉心シュラウド２０の表面に対して最適摩擦係数を有するように選択される。更に、ナビゲーションシステム１５０は、翼１２２を支持するボールローラ１６８を備える。
【００２７】
図２及び７を参照し続けると、ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の溶接部を検査するように構成された溶接スキャニングシステム１７０を備える。溶接スキャニングシステム１７０は、超音波プローブ１７２と、様々な溶接部を検査するために超音波プローブ１７２を局所的に位置決めするように構成されたプローブ位置決めシステム１７４とを備える。プローブ位置決めシステム１７４は、水平溶接部、垂直溶接部、及び水平と垂直との間の角度にある溶接部を含む様々な配向の溶接部を検査するために超音波プローブ１７２を位置決めするように構成される。プローブ位置決めシステム１７４は、翼１２２の外縁にスキャンアーム１７６を備える。一般に、スキャンアーム１７６は実質的に同様で対称的に配向される。教示のために、スキャンアーム１７６の１つをより詳細に説明するが、その説明はスキャンアーム１７６の各々に適用できる。
【００２８】
スキャンアーム１７６は、レール１７８と、リニア軸受１８２によってレール１７８に取り付けられたジンバル１８０とを備える。例えば、レール１８０によって２フィートのスキャン長が与えられる。リニア軸受１８２は、信頼性及び最小異物（ＦＭ）の可能性に基づいて選択される。モーション駆動機構は、レール１７８に沿ってジンバル１８０を移動すべく作動するように構成される。例えば、モーション駆動機構は、親ねじ１８６を駆動するモータ１８４を備える。モータ１８４は、親ねじ１８６にトルクを伝達するようにベルト又は歯車列を用いて親ねじ１８６に連結される。親ねじ１８６は、リニア軸受１８２に連結される。モータ１８４は、レール１７８に沿ってジンバル１８０の移動を最小限に制限するように親ねじ１８６からオフセットされる。
【００２９】
各超音波プローブ１７２はジンバル１８０の１つに取り付けられ、各ジンバル１８０は作動接合部１９０を備える。作動モータ１９２は、ジンバル１８０の近位部分１８１に対してジンバル１８０の遠位部分１８１を接合部１９０の周りで回転させるように構成される。確実な力強い回転を達成するために、ウォーム歯車が使用される。これは、機構が低い断面形状を維持するだけでなく、高い歯車比を達成することを可能にするため、小型モータを使用できる。動作中、接合部１９０は、回転方向が炉心シュラウド２０の表面に対して実質的に垂直になるように配向される。ジンバル１８０は、超音波プローブ１７２を炉心シュラウド２０の表面に対して付勢するように構成されたトーションばね１９４を備える。異物排除（ＦＭＥ）ガード（図示せず）を使用して、トーションばねが覆われる。超音波プローブ１７２は、回転して炉心シュラウド２０の表面と実質的に平面接触するようにジンバル１８０に取り付けられる。
【００３０】
各超音波プローブ１７２は、関連レール１７８の長さに沿って位置決めされ、且つ溶接部を検査するために１８０度の範囲の角度で位置決めされるように構成される。超音波プローブ１７２は、ＲＯＶ１１０の側面に沿って、並びにＲＯＶ１１０の上下で水平溶接部及び垂直溶接部を検査するように位置決めできる。超音波プローブ１７２は、互いに独立して移動及び位置決めできる。制御装置１１２は、モータ１８４，１９２の作動を制御して超音波プローブ１７２を位置決めする。
【００３１】
図１及び２を参照すると、ＲＯＶ１１０は、アーム２０２によるＲＯＶ１１０の取り付けを円滑にするためにベールハンドル２００を更に備える。一般的に、アーム２０２は、ポール２０４と、ポール２０４の端のグラバー２０６とを備えており、例えば、水中３０〜７０フィートでＲＯＶ１１０を取り付けるように構成される。ベールハンドル２００は、グラバー２０６に係合し、且つＲＯＶ１１０を実質的にまっすぐな垂直位置にセンタリング及び位置合わせしてＲＯＶ１１０の炉心シュラウド２０への取り付けを円滑にするように構成される。ポール２０４は、炉心スプレー管路を回避し、且つ下部のバレル又はその他の炉心シュラウド構造物２４にアクセスするように構成されたオフセットハンドリングポールである。グラバー２０６は、閉位置に向かって付勢される。グラバー２０６の開放動作は、空気ポンプ（図示せず）によって空気が供給されるピストンによって駆動される。そのため、供給空気の減量時も、グラバー２０６は閉位置にとどまってベールハンドル２００に係合したままである。
【００３２】
ベールハンドル２００は、平坦な中間部分２１２に向かって傾斜する、隆起した外縁部２１０を備える。平坦な中間部分２１２の幅Ｗは、グラバー２０６の幅と実質的に等しい。グラバー２０６が中間部分２１２に係合すると、ＲＯＶ１１０はアーム２０２にセンタリングされ、適切に配向されて取り付けられる。隆起した外縁部２１０は、ベールハンドル２００が係合するようにグラバー２０６を中間部分２１２に向かって案内する。そのようにして、ベールハンドル２００は、ベールハンドル２００の正確な中心に係合するようにグラバー２０６を位置決めすることが難しい場合であっても、一貫して適切にグラバー２０６に係合するように構成される。
【００３３】
次に、溶接部を検査する方法を大まかに説明する。各ステップは、制御装置１１２によるコンピュータ実行可能命令のソフトウェアモジュールの実行に従って行なわれる。取り付けアーム２０２は、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０上の位置に移動させる。真空システム１３０がＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０に取り付け、アーム２０２がＲＯＶ１１０を解放する。ナビゲーションシステム１５０は、炉心シュラウド２０の表面に沿ってＲＯＶ１１０を移動させて、ＲＯＶ１１０を包括的に位置決めする。プローブ位置決めシステム１７４は、溶接部の割れ又は測定すべき別の特徴に対して超音波プローブ１７２を局所的に位置決めして配向する。プローブ１７２は割れの長さ及び幅を測定し、測定値は制御装置１１２のメモリに記憶される。選択されたステップは、更なる測定を行なうために必要に応じて繰り返される。
【００３４】
上記の実施形態は、本発明の原理を明確に理解するために記載される実施態様の例示的な説明にすぎない。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に関する変形、変更及び組み合わせを行なうことができる。全てのそのような変形、変更及び組み合わせは、本開示内容及び特許請求の範囲の技術的範囲によって本明細書に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
２０ 炉心シュラウド
２２ 原子炉炉心
２４ 炉心シュラウド構造物
１００ 検査システム
１１０ 遠隔作業機（ＲＯＶ）
１１２ 制御装置
１１４ ケーブル
１２０ 腹部
１２２ 翼
１２４ ばね荷重ヒンジ
１２６ 空隙
１３０ 真空システム
１３２ 密封リング
１３４ ベンチュリ弁
１３６ ポンプ
１３８ ホース
１４０ チャンネル
１４２ 流路
１４４ 低圧位置
１５０ ナビゲーションシステム
１５２ 水平車輪
１５４ 垂直車輪
１５５ 空気圧ピストン
１５６ モータ
１５８ モータ
１６０ エンコーダ
１６２ 非駆動車輪
１６４ エンコーダ
１６６ 非駆動車輪
１６８ ボールローラ
１７０ 溶接スキャニングシステム
１７２ 超音波プローブ
１７４ 位置決めシステム
１７６ スキャンアーム
１７８ レール
１８０ ジンバル
１８１ ジンバルの遠位部分
１８２ リニア軸受
１８４ モータ
１８６ 親ねじ
１９０ 作動接合部
１９２ 作動モータ
１９４ トーションばね
２００ ベールハンドル
２０２ アーム
２０４ ポール
２３０ 独立気泡フォームリング
２３２ ナイロンカバー
２３４ 内輪プレート
２３６ 外輪プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、水中構造物を検査するシステム及び方法に関し、より詳細には、沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの溶接部を検査するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）は、安全及び保全のために検査する必要がある。特に、ＢＷＲの炉心シュラウドの溶接部は、粒間応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を確認するために検査する必要がある。検査は、通常、目視検査方法及び超音波プローブを用いて原子炉の運転休止中に実行される。超音波プローブは、溶接部の割れの長さ及び深さを測定する。
【０００３】
ほとんどのＢＷＲは、現在利用できる検査装置が炉心シュラウドの特定の溶接位置にアクセスするのを困難にするジェットポンプ等の様々な構造物を備えている。また、全てのＢＷＲは独特であり、単一のツールで実働全ＢＷＲを検査することをできにくくする。ＢＷＲ炉心シュラウドは、深さが増加するにつれて減少する異径バレルを収容している。その結果として生じる出っ張り及び直径変動は、アクセスのしやすさを課題にしている。
【０００４】
検査ツールは、一般的に、破片が原子炉内で落下又は紛失する可能性を最小限にするように精密に設計されている。ほとんどの検査ツールは、アクセスのしやすさを最大限にすると同時に、材料の損失を防ぎ、故障を最小限にするように特注される。ツールの故障は、ＢＷＲを検査する時間が増加するという点で費用がかかる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
遠隔作業機（ＲＯＶ）は、主に１００フィートまで水に沈めることができなければならないということもあって、一般的に大きすぎて炉心シュラウドを検査するために用いることができない。スラストファンは、炉心シュラウドに対してＲＯＶを保持するためにＲＯＶ上で通常用いられる。必要な推力を発生させるために必要であるスラストファンはＲＯＶの寸法を増大させ、それによってそのアクセスのしやすさを制限する。スラストファンはまた、故障リスク及び原子炉内で部品の潜在的な損失リスクがある可動部品の数を増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
様々な実施形態は、原子炉の炉心シュラウドを検査するシステム及び方法を提供する。例示的実施形態によれば、検査用遠隔作業機（ＲＯＶ）は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の炉心シュラウドの外径に隣接する構造物の後ろを移動するように、且つ可動部品を用いずにＢＷＲの炉心シュラウドに取り付けられるように構成される。ＲＯＶは、炉心シュラウドの溶接部を効率的に検査するように構成されており、それはＲＯＶが、炉心シュラウドの様々な位置をカバーするためのテレスコープ装置によって、頻繁に炉心シュラウドの表面から取り外す必要がなく、配向の異なる溶接部を検査するために取り外して再構成する必要がなく、且つ可動部品が少ないので頻繁に取り外してメンテナンスする必要がないからである。従って、ＲＯＶは、検査をより費用効果が高く効率的にする。低い断面形状、スキャン機能、及び信頼性の増大が、検査範囲の拡大及び検査時間の短縮に寄与する。
【０００７】
例示的実施形態によれば、炉心シュラウドを検査する検査システムは、炉心シュラウドの表面から測定したときの高さを最小限にするために炉心シュラウドの表面に適合するように構成された遠隔作業機を備える。ある実施形態では、遠隔作業機の断面形状が炉心シュラウドの表面に適合するように湾曲しており、またある実施形態では、遠隔作業機がばね荷重ヒンジによって翼に接続された腹部を備える。例示的実施形態の遠隔作業機は、ある実施形態では、超音波プローブ及び超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムの１つ以上と、炉心シュラウドの円周の周囲で遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪及び炉心シュラウドの軸に沿って遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪と、取り付けアームをその平坦な中間部分に案内するように構成されたハンドルと、遠隔作業機を炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムとを更に備える。真空システムは、遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを備える。
【０００８】
上述の内容は様々な実施形態の幾つかの態様及び特徴を大まかに概説したが、様々な潜在用途の単なる例示として解釈すべきである。異なる様式で開示情報を適用することによって、又は開示される実施形態の様々な態様を組み合わせることによって、その他の有益な結果も得ることができる。特許請求の範囲によって定義される技術的範囲に加えて、添付図面に関連してなされる例示的実施形態の詳細な説明を参照することによって、その他の態様及びより包括的な解釈も得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】沸騰水型反応炉（ＢＷＲ）と、例示的実施形態に従った、ＢＷＲの炉心シュラウドの外側に遠隔作業機（ＲＯＶ）を備えた検査システムとの部分斜視図である。
【図２】図１のＲＯＶの平面図である。
【図３】図２のＲＯＶの端面図である。
【図４】図２のＲＯＶの真空システムの部分斜視図である。
【図５】図２のＲＯＶのナビゲーションシステムの部分概略端面図である。
【図６】図２のＲＯＶのナビゲーションシステムの部分概略端面図である。
【図７】図２のＲＯＶの溶接スキャニングシステムの部分斜視図である。
【図８】図４の真空システムの部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
必要に応じて、詳細な実施形態が本明細書において開示される。開示される実施形態は単なる例示であって、様々な代替形態及びそれらの組み合わせで実施できることを理解されたい。本明細書において使用される場合、「例示」という単語は、実例、見本、モデル、又はパターンとして役立つ実施形態に言及するために拡張的に用いられる。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、特定の構成要素の詳細を示すために幾つかの特徴が誇張又は最小化されることがある。他の例では、当業者に公知の構成要素、システム、材料、又は方法は、本発明を不明瞭にするのを避けるために詳細には説明していない。従って、本明細書に開示される特定の構造的且つ機能的詳細は、限定的であると解釈すべきではなく、単なる特許請求の範囲の基礎及び当業者に教示するための典型的基礎として解釈すべきである。
【００１１】
例示的実施形態は、沸騰水型反応炉（ＢＷＲ）の炉心シュラウドという状況において本明細書で説明されている。しかしながら、例示的実施形態がその他の水中構造物を含むその他の状況において適用できることは当業者にとって明らかであろう。本明細書の教示は構造物の内面又は内径に適用することもできるが、本明細書に記載の実施形態は構造物の外面又は外径に対して構成されている。
【００１２】
図１を参照すると、ＢＷＲの原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０は炉心シュラウド２０を備える。炉心シュラウド２０は、原子炉心２２を囲む、ＲＰＶ１０の内側の多径段付きシリンダである。一般的に言えば、炉心シュラウド２０は、原子炉炉心２２を通って上方へ冷却剤流を案内し、上部格子板、蒸気乾燥器、及び炉心スプレーアセンブリの支持を行なう。ＲＰＶ１０は、アニュラス（環状部）にジェットポンプ等の様々な炉心シュラウド構造物２４を備える。炉心シュラウド２０は、例えば、垂直及び水平溶接部によってステンレス鋼から製造できる。
【００１３】
図１〜３を参照すると、検査システム１００は、遠隔作業機（ＲＯＶ）１１０と、ＲＯＶ１１０を制御する制御装置１１２とを備える。ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の外面の断面形状に適合し、炉心シュラウド２０の外面に取り付けられ、炉心シュラウド２０の外面に沿って進み、且つ炉心シュラウド２０の溶接部を検査するように構成される。そうするために、ＲＯＶ１１０は、下記に詳述する真空システム、ナビゲーションシステム、及び検査システムを備える。制御装置１１２は、モータ、ポンプ、及びピストンを制御し、且つモータ及びその他のセンサからのフィードバックを受信してＲＯＶ１１０及び超音波プローブを溶接部又はその他の位置の割れに対して位置決めするように構成される。更に、制御装置１１２は、超音波プローブを制御して、例えば、割れの長さ及び幅の測定を行なうように構成される。制御装置１１２とこれらの要素の各々との間の接続は、ケーブル１１４で表される。
【００１４】
制御装置１１２は、プロセッサと、ソフトウェアモジュールを格納するメモリ又はその他のコンピュータ記憶媒体とを備える。ソフトウェアモジュールは、本明細書に記載のシステムを制御して本明細書に記載の方法を実行するためのコンピュータ実行可能命令を備える。本明細書に記載の方法は、折に触れて、コンピュータ実行可能命令という一般的状況において説明することがあるが、本発明の方法はその他のプログラムモジュールと組み合わせて、且つ／又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実施することもできる。モジュールという用語、又はその変形語は、本明細書においてルーチン、プログラムアプリケーション、プログラム、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含むように拡張的に用いられる。モジュールは、サーバ、ネットワークシステム、シングルプロセッサ又はマルチプロセッサシステム、マイクロコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイル装置、マイクロプロセッサベースのプログラマブルコンシューマエレクトロニクス、それらの組み合わせなどを含む様々なシステム構成上で実施できる。
【００１５】
コンピュータ可読媒体には、例えば、揮発性メディア、不揮発性メディア、リムーバブルメディア、及びノンリムーバブルメディアが含まれる。コンピュータ可読媒体という用語とその変形語は、本明細書及び特許請求の範囲で用いられているように、記憶媒体に言及するものである。一部の実施形態では、記憶媒体には、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、固体メモリ又はその他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ブルーレイ、或いはその他の光学ディスク記憶装置、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又はその他の磁気記憶装置等の、揮発性及び／又は不揮発性、リムーバブル及び／又はノンリムーバブルメディアが含まれる。
【００１６】
ＲＯＶ１１０は、腹部１２０と、腹部１２０の対向側面に位置決めされた翼１２２とを備える。図３を参照すると、腹部１２０及び翼１２２は、ＲＯＶ１１０の断面形状が炉心シュラウド２０の外面の湾曲に適合するような湾曲断面形状を有している。一般的に、腹部１２０及び翼１２２の各々の湾曲は、炉心シュラウドの外半径に依存する。
【００１７】
ＲＯＶ１１０は、様々な炉心シュラウド２０の表面に適合するように構成される。例えば、ＲＯＶ１１０は、６０インチ半径の炉心シュラウド及び１１０インチ半径の炉心シュラウドの両方に適合するように構成される。異なる直径の炉心シュラウド２０に適合するために、翼１２２は、各々がばね荷重ヒンジ１２４によって腹部１２０に取り付けられている。炉心シュラウド２０に取り付けられる場合、ＲＯＶ１１０は、各ヒンジ１２４の軸が炉心シュラウド２０の縦軸に対して実質的に垂直又は平行であるように炉心シュラウド２０に対して配向される。ばね荷重ヒンジ１２４は、炉心シュラウド２０の表面に向かって翼１２２を付勢する。ばね荷重ヒンジ１２４は、トーションばねを備える。翼１２２の移動の範囲は、翼１２２が開放したままで、ＲＯＶ１１０が炉心シュラウド２０に容易に取り付けることができるように一定範囲に限られている。トーションばねの強度は大きすぎないように選択されていて、トーションばねが以下に詳述する取り付けシステムの機能を台無しにしないようになっている。例えば、トーションばねの強度は、ＲＯＶ１１０の腹部１２０を実質的に炉心シュラウド２０から遠ざけることがないように選択される。トーションばねの強度はまた、以下に詳述するように、検査システムの要素を炉心シュラウド２０に対して十分に保持するように選択される。
【００１８】
ＲＯＶ１１０は炉心シュラウド２０の外面に適合するので、ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の近くに位置決めされて低い断面形状を維持するように構成される。例えば、断面形状高さは、炉心シュラウド２０の表面からの半径方向の距離として測定できる。図１を参照すると、ＲＯＶ１１０の低い断面形状は、ＲＯＶ１１０がアニュラス内のジェットポンプ及びその他の障害物等の様々な炉心シュラウド構造物２４の下を移動できるようになっている。例えば、ＲＯＶ１１０は１．７インチの最大断面形状高さを有する。この高さで、ＲＯＶ１１０はアニュラス内のほとんどの障害物の後ろを動くことができる。更に、炉心シュラウド２０は湾曲断面形状を有しているので、ＲＯＶ１１０の湾曲形状は、翼１２２の外縁部であっても１．７インチ未満の高さを維持する。
【００１９】
図１、２、４、及び８を参照すると、ＲＯＶ１１０は、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に制御可能に固着させる又は押し付けるように構成された真空システム１３０の要素を備える。真空システム１３０は、腹部１２０の空隙１２６内に低圧又は真空空間を形成する。空隙１２６は、密封リング１３２によって画定される。密封リング１３２は、空隙１２６内の圧力を低下させるか、又は別の方法で制御して、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に固着させることができるように、炉心シュラウド２０の表面に対して密封して空隙１２６をアニュラスから隔離するように構成される。密封リング１３２は、炉心シュラウド２０の表面上の障害物の上を移動するように構成される。一般に、密封リング１３２は丸い断面形状を有し、ＲＯＶ１１０が様々な表面変化、例えば溶接部クラウンの上を移動できるように可撓性材料から製造される。例示的な密封リング１３２には、ｊ字型ポリウレタン、フォームなどが含まれる。フォーム密封リング１３２をより詳細に説明する。
【００２０】
図８を参照すると、密封リング１３２は、ネオプレン被覆ナイロンカバー２３２で覆われた独立気泡フォームリング２３０又はスカートを備える。内輪及び外輪状プレート２３４，２３６は、腹部にボルト留めされて、ナイロンカバー２３２の内縁及び外縁を腹部に対して保持し、且つナイロンカバー２３２をフォームリング２３０の上に保持する。フォームリング２３０は、真空シールを依然として維持しながら、圧縮及び膨張して障害物の上を移動できる。フォームリングは、その他のシール設計に関連する問題である、折り曲げや吸引力の損失を伴わずに障害物の上を移動することがわかった。ネオプレン被覆ナイロンカバー２３２は、密封リング１３２が耐久性があって堅牢であるようにフォームリング２３０を保護する。
【００２１】
ある実施形態では、１つの密封リングが障害又は障害物の上を移動している間に吸引力を失った場合にＲＯＶが表面に取り付けられたままであるように、複数の密封リング１３２が使用される。
【００２２】
図２及び４を参照すると、真空システム１３０は、ベンチュリ弁１３４又は制量穴（ジェット）と、ポンプ１３６又はその他の加圧水供給装置と、ポンプ１３６をベンチュリ弁１３４に接続するホース１３８とを更に備える。制御装置１１２は、ポンプ１３６を制御するように構成される。ポンプ１３６は、アニュラスから水を吸い上げ、水をベンチュリ弁１３４に供給する。ポンプ１３６は、例えば、燃料補給フロアの水位より上の炉心シュラウド２０の頂部に位置付けることができる。ポンプ１３６は、既にＲＰＶ１０内にある水を再循環させるように構成される。
【００２３】
ベンチュリ弁１３４は、ポンプ１３６によって供給される水圧に応じて空隙１２６から水を移動させるように構成される。チャンネル１４０は、空隙１２６を流路１４２に接続する。ベンチュリ弁１３４の流路１４２は狭くなってから、ポンプ１３６によってベンチュリ弁１３４に供給された加圧水がベンチュリ弁１３４の低圧位置１４４で低圧を発生させるように流れ方向に広がる。チャンネル１４０は、低圧位置１４４において流路１４２に接続する。そのようにして、ベンチュリ弁１３４を通ってポンプ１３６によって供給された加圧水は、空隙１２６からベンチュリ弁１３４の流路１４２へと水を吸い上げて、空隙１２６内の圧力を低下させる。ベンチュリ弁１３４は、空隙１２６内の圧力を低下させるために可動部品を必要としない。従って、ベンチュリ弁１３４は、真空システム１３０の故障のリスクを減らし、ＲＰＶ１０への破片の入り込みを減少させる。ベンチュリ弁１３４は、空隙から水を直接吸い上げるポンプを用いた場合と比較して、真空力のより優れた制御を可能にする。ベンチュリ弁１３４によってもたらされる真空力は、ポンプ１３６からの加圧水又はポンプ流に応じて制御される。
【００２４】
図２を参照すると、ＲＯＶ１１０は、以下で詳述するように、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０の表面に沿って移動させて超音波プローブを包括的に位置決めするように構成されるナビゲーションシステム１５０を更に備える。移動しているとき、ＲＯＶ１１０は、ＲＯＶ１１０の断面形状を炉心シュラウド２０の表面の断面形状に適合させるように、炉心シュラウド２０に対してその配向を維持する。ＲＯＶ１１０は、モータ駆動車輪を用いて水平方向及び垂直方向の両方に動くように構成される。一般的に、ＲＯＶ１１０は平行移動はするが回転はしない。
【００２５】
ナビゲーションシステム１５０は、ＲＯＶ１１０を水平方向に又は炉心シュラウド２０の円周の周囲で移動させるように構成された一組の水平車輪１５２を備える。ナビゲーションシステム１５０はまた、ＲＯＶ１１０を垂直方向に又は炉心シュラウド２０の縦軸に沿って移動させるように構成された一組の垂直車輪１５４を備える。図５及び６を参照すると、水平車輪１５２は適切な位置に固定され、垂直車輪１５４は格納及び伸長するように構成される。図５に示す水平移動動作モード中、水平車輪１５２は炉心シュラウド２０の表面に接触し、垂直車輪１５４は炉心シュラウド２０の表面と接触しないように格納される。図６に示す垂直移動動作モード中、垂直車輪１５４は、炉心シュラウド２０の表面に接触し、且つ水平車輪１５４が炉心シュラウド２０の表面と接触しないように水平車輪１５４を解放するように伸長する。垂直車輪１５４は、制御装置１１２による空気圧ピストン１５５（図２、５、及び６に概略的に示す）の作動によって伸長する。例えば、そのような空気圧ピストン１５５は、四角形（クワド）リングシール及びシリンダ用の青銅インサートを備えて特注される。垂直車輪１５４は、深さでの水圧、真空付着力、及び／又は引張ばね（図示せず）によって格納される。
【００２６】
図２を再び参照すると、各組の車輪１５２，１５４は、各組の車輪１５２，１５４を駆動するモータ１５６，１５８が制御装置１１２によって制御されるので、制御装置１１２によって駆動されるように構成される。車輪１５２，１５４は、モータ１５６，１５８によって独立して作動させられて、必要に応じて移動方向を円滑に修正するように構成される。各組の車輪１５２，１５４は、制御装置１１２に位置フィードバックを提供する独立型非駆動車輪１６２，１６６を有する。被駆動車輪１６２，１６６は、受動的であってエンコーダ１６０，１６４に連結される。エンコーダ１６０，１６４は、炉心シュラウド２０の表面上のＲＯＶ１１０の位置、特に超音波プローブの位置を測定するために、例えば、放射線硬化型傾斜計、ジャイロスコープセンサ、深度センサなどのその他のセンサ（図示せず）と共に使用される。車輪の材料は、原子力発電所で用いるための要件に適合し、且つ水中の場合、炉心シュラウド２０の表面に対して最適摩擦係数を有するように選択される。更に、ナビゲーションシステム１５０は、翼１２２を支持するボールローラ１６８を備える。
【００２７】
図２及び７を参照し続けると、ＲＯＶ１１０は、炉心シュラウド２０の溶接部を検査するように構成された溶接スキャニングシステム１７０を備える。溶接スキャニングシステム１７０は、超音波プローブ１７２と、様々な溶接部を検査するために超音波プローブ１７２を局所的に位置決めするように構成されたプローブ位置決めシステム１７４とを備える。プローブ位置決めシステム１７４は、水平溶接部、垂直溶接部、及び水平と垂直との間の角度にある溶接部を含む様々な配向の溶接部を検査するために超音波プローブ１７２を位置決めするように構成される。プローブ位置決めシステム１７４は、翼１２２の外縁にスキャンアーム１７６を備える。一般に、スキャンアーム１７６は実質的に同様で対称的に配向される。教示のために、スキャンアーム１７６の１つをより詳細に説明するが、その説明はスキャンアーム１７６の各々に適用できる。
【００２８】
スキャンアーム１７６は、レール１７８と、リニア軸受１８２によってレール１７８に取り付けられたジンバル１８０とを備える。例えば、レール１８０によって２フィートのスキャン長が与えられる。リニア軸受１８２は、信頼性及び最小異物（ＦＭ）の可能性に基づいて選択される。モーション駆動機構は、レール１７８に沿ってジンバル１８０を移動すべく作動するように構成される。例えば、モーション駆動機構は、親ねじ１８６を駆動するモータ１８４を備える。モータ１８４は、親ねじ１８６にトルクを伝達するようにベルト又は歯車列を用いて親ねじ１８６に連結される。親ねじ１８６は、リニア軸受１８２に連結される。モータ１８４は、レール１７８に沿ってジンバル１８０の移動を最小限に制限するように親ねじ１８６からオフセットされる。
【００２９】
各超音波プローブ１７２はジンバル１８０の１つに取り付けられ、各ジンバル１８０は作動接合部１９０を備える。作動モータ１９２は、ジンバル１８０の近位部分１８１に対してジンバル１８０の遠位部分１８１を接合部１９０の周りで回転させるように構成される。確実な力強い回転を達成するために、ウォーム歯車が使用される。これは、機構が低い断面形状を維持するだけでなく、高い歯車比を達成することを可能にするため、小型モータを使用できる。動作中、接合部１９０は、回転方向が炉心シュラウド２０の表面に対して実質的に垂直になるように配向される。ジンバル１８０は、超音波プローブ１７２を炉心シュラウド２０の表面に対して付勢するように構成されたトーションばね１９４を備える。異物排除（ＦＭＥ）ガード（図示せず）を使用して、トーションばねが覆われる。超音波プローブ１７２は、回転して炉心シュラウド２０の表面と実質的に平面接触するようにジンバル１８０に取り付けられる。
【００３０】
各超音波プローブ１７２は、関連レール１７８の長さに沿って位置決めされ、且つ溶接部を検査するために１８０度の範囲の角度で位置決めされるように構成される。超音波プローブ１７２は、ＲＯＶ１１０の側面に沿って、並びにＲＯＶ１１０の上下で水平溶接部及び垂直溶接部を検査するように位置決めできる。超音波プローブ１７２は、互いに独立して移動及び位置決めできる。制御装置１１２は、モータ１８４，１９２の作動を制御して超音波プローブ１７２を位置決めする。
【００３１】
図１及び２を参照すると、ＲＯＶ１１０は、アーム２０２によるＲＯＶ１１０の取り付けを円滑にするためにベールハンドル２００を更に備える。一般的に、アーム２０２は、ポール２０４と、ポール２０４の端のグラバー２０６とを備えており、例えば、水中３０〜７０フィートでＲＯＶ１１０を取り付けるように構成される。ベールハンドル２００は、グラバー２０６に係合し、且つＲＯＶ１１０を実質的にまっすぐな垂直位置にセンタリング及び位置合わせしてＲＯＶ１１０の炉心シュラウド２０への取り付けを円滑にするように構成される。ポール２０４は、炉心スプレー管路を回避し、且つ下部のバレル又はその他の炉心シュラウド構造物２４にアクセスするように構成されたオフセットハンドリングポールである。グラバー２０６は、閉位置に向かって付勢される。グラバー２０６の開放動作は、空気ポンプ（図示せず）によって空気が供給されるピストンによって駆動される。そのため、供給空気の減量時も、グラバー２０６は閉位置にとどまってベールハンドル２００に係合したままである。
【００３２】
ベールハンドル２００は、平坦な中間部分２１２に向かって傾斜する、隆起した外縁部２１０を備える。平坦な中間部分２１２の幅Ｗは、グラバー２０６の幅と実質的に等しい。グラバー２０６が中間部分２１２に係合すると、ＲＯＶ１１０はアーム２０２にセンタリングされ、適切に配向されて取り付けられる。隆起した外縁部２１０は、ベールハンドル２００が係合するようにグラバー２０６を中間部分２１２に向かって案内する。そのようにして、ベールハンドル２００は、ベールハンドル２００の正確な中心に係合するようにグラバー２０６を位置決めすることが難しい場合であっても、一貫して適切にグラバー２０６に係合するように構成される。
【００３３】
次に、溶接部を検査する方法を大まかに説明する。各ステップは、制御装置１１２によるコンピュータ実行可能命令のソフトウェアモジュールの実行に従って行なわれる。取り付けアーム２０２は、ＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０上の位置に移動させる。真空システム１３０がＲＯＶ１１０を炉心シュラウド２０に取り付け、アーム２０２がＲＯＶ１１０を解放する。ナビゲーションシステム１５０は、炉心シュラウド２０の表面に沿ってＲＯＶ１１０を移動させて、ＲＯＶ１１０を包括的に位置決めする。プローブ位置決めシステム１７４は、溶接部の割れ又は測定すべき別の特徴に対して超音波プローブ１７２を局所的に位置決めして配向する。プローブ１７２は割れの長さ及び幅を測定し、測定値は制御装置１１２のメモリに記憶される。選択されたステップは、更なる測定を行なうために必要に応じて繰り返される。
【００３４】
上記の実施形態は、本発明の原理を明確に理解するために記載される実施態様の例示的な説明にすぎない。特許請求の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に関する変形、変更及び組み合わせを行なうことができる。全てのそのような変形、変更及び組み合わせは、本開示内容及び特許請求の範囲の技術的範囲によって本明細書に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
２０ 炉心シュラウド
２２ 原子炉炉心
２４ 炉心シュラウド構造物
１００ 検査システム
１１０ 遠隔作業機（ＲＯＶ）
１１２ 制御装置
１１４ ケーブル
１２０ 腹部
１２２ 翼
１２４ ばね荷重ヒンジ
１２６ 空隙
１３０ 真空システム
１３２ 密封リング
１３４ ベンチュリ弁
１３６ ポンプ
１３８ ホース
１４０ チャンネル
１４２ 流路
１４４ 低圧位置
１５０ ナビゲーションシステム
１５２ 水平車輪
１５４ 垂直車輪
１５５ 空気圧ピストン
１５６ モータ
１５８ モータ
１６０ エンコーダ
１６２ 非駆動車輪
１６４ エンコーダ
１６６ 非駆動車輪
１６８ ボールローラ
１７０ 溶接スキャニングシステム
１７２ 超音波プローブ
１７４ 位置決めシステム
１７６ スキャンアーム
１７８ レール
１８０ ジンバル
１８１ ジンバルの遠位部分
１８２ リニア軸受
１８４ モータ
１８６ 親ねじ
１９０ 作動接合部
１９２ 作動モータ
１９４ トーションばね
２００ ベールハンドル
２０２ アーム
２０４ ポール
２３０ 独立気泡フォームリング
２３２ ナイロンカバー
２３４ 内輪プレート
２３６ 外輪プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心シュラウドを検査する検査システムであって、
前記炉心シュラウドの表面から測定したときの高さを最小限にするために前記炉心シュラウドの表面に適合するように構成された遠隔作業機を備える、検査システム。
【請求項２】
前記遠隔作業機の断面形状が前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲している、請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項３に記載の検査システム。
【請求項５】
前記遠隔作業機はばね荷重ヒンジによって翼に接続された腹部を備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項６】
前記遠隔作業機の断面形状が前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲している、請求項５に記載の検査システム。
【請求項７】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項５に記載の検査システム。
【請求項８】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項７に記載の検査システム。
【請求項９】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１０】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１１】
前記組の車輪の少なくとも一方は伸長及び格納するように構成される、請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１２】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１３】
前記遠隔作業機は、
取り付けアームをその平坦な中間部分に案内するように構成されたハンドルを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１４】
前記ハンドルは、前記中間部分に向かって傾斜する、隆起した外縁部を備える、請求項１３に記載の検査システム。
【請求項１５】
前記遠隔作業機は、
前記遠隔作業機を前記炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムであって、
前記遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、
前記ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを含む前記真空システムを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１６】
前記真空システムは、前記空隙を画定する密封リングを備える、請求項１５に記載の検査システム。
【請求項１７】
前記密封リングは、フォームリング及び前記フォームリング上のカバーを備える、請求項１６に記載の検査システム。
【請求項１８】
炉心シュラウドを検査する検査システムであって、
遠隔作業機を備えており、前記遠隔作業機は、
前記遠隔作業機を前記炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムであって、
前記遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、
前記ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを含む前記真空システムを備える、検査システム。
【請求項１９】
前記真空システムは、前記空隙を画定する密封リングを備える、請求項１８に記載の検査システム。
【請求項２０】
前記密封リングは、フォームリング及び前記フォームリング上のカバーを備える、請求項１９に記載の検査システム。
【請求項１】
炉心シュラウドを検査する検査システムであって、
前記炉心シュラウドの表面から測定したときの高さを最小限にするために前記炉心シュラウドの表面に適合するように構成された遠隔作業機を備える、検査システム。
【請求項２】
前記遠隔作業機の断面形状が前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲している、請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項３に記載の検査システム。
【請求項５】
前記遠隔作業機はばね荷重ヒンジによって翼に接続された腹部を備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項６】
前記遠隔作業機の断面形状が前記炉心シュラウドの表面に適合するよう湾曲している、請求項５に記載の検査システム。
【請求項７】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項５に記載の検査システム。
【請求項８】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項７に記載の検査システム。
【請求項９】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１０】
前記遠隔作業機は、
前記炉心シュラウドの円周の周囲で前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の水平車輪と、
前記炉心シュラウドの軸に沿って前記遠隔作業機を移動させるように構成された一組の垂直車輪とを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１１】
前記組の車輪の少なくとも一方は伸長及び格納するように構成される、請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１２】
前記遠隔作業機は、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを平行移動及び回転させるように構成されたプローブ位置決めシステムとを備える、請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１３】
前記遠隔作業機は、
取り付けアームをその平坦な中間部分に案内するように構成されたハンドルを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１４】
前記ハンドルは、前記中間部分に向かって傾斜する、隆起した外縁部を備える、請求項１３に記載の検査システム。
【請求項１５】
前記遠隔作業機は、
前記遠隔作業機を前記炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムであって、
前記遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、
前記ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを含む前記真空システムを備える、請求項１に記載の検査システム。
【請求項１６】
前記真空システムは、前記空隙を画定する密封リングを備える、請求項１５に記載の検査システム。
【請求項１７】
前記密封リングは、フォームリング及び前記フォームリング上のカバーを備える、請求項１６に記載の検査システム。
【請求項１８】
炉心シュラウドを検査する検査システムであって、
遠隔作業機を備えており、前記遠隔作業機は、
前記遠隔作業機を前記炉心シュラウドの表面に固着するように構成された真空システムであって、
前記遠隔作業機内の空隙から水を吸い上げるように構成されたベンチュリ弁と、
前記ベンチュリ弁に水圧を供給するように構成されたポンプとを含む前記真空システムを備える、検査システム。
【請求項１９】
前記真空システムは、前記空隙を画定する密封リングを備える、請求項１８に記載の検査システム。
【請求項２０】
前記密封リングは、フォームリング及び前記フォームリング上のカバーを備える、請求項１９に記載の検査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１８０６９（Ｐ２０１２−１１８０６９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２５８４０３（Ｐ２０１１−２５８４０３）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・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
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８４０３（Ｐ２０１１−２５８４０３）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（５０８１７７０４６）ジーイー−ヒタチ・ニュークリア・エナジー・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
【Ｆターム（参考）】
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