JPH06138281A - 遠隔炉内点検補修装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】原子炉圧力容器内の炉心シュラウドの健全性を
点検・検査し、不良箇所があれば、補修作業を遠隔で行
うことができる遠隔炉内作業装置を提供する。 【構成】原子炉圧力容器１内の炉心シュラウド２に台車
23を走行させる走行レール22を敷設する。この走行レー
ル22の組立てにロボットを使用する。このロボットは点
検、補修治工具掴み用形状記憶合金製掴み金具と、ＣＣ
Ｄカメラおよび照明灯を取り付けた形状記憶合金製アー
ムを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軽水冷却型原子炉の原子
炉圧力容器内に設置されている炉心シュラウド内側の健
全性を点検、検査および補修するための遠隔炉内点検補
修装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所の安全で効率的な運転を維
持するためには各種機器の定期検査や日常点検を欠かす
ことはできない。例えば軽水冷却型原子炉の原子炉圧力
容器内に設置された炉心シュラウド内側の機器の健全性
を点検するためにマストまたは棒の先端に水中テレビカ
メラを取り付けた装置が目視点検用として使用されてい
る。また、さらに自由度の高い目視点検用の水中遊泳式
のロボットが使用されている。

【０００３】炉心シュラウドとは炉心支持板と上部格子
板を保持し、燃料集合体全体を包んで炉心を形成するも
ので、炉心支持板は制御棒案内管と燃料支持金具を介し
て燃料集合体を保持し、上部格子板は炉心シュラウド上
部に組み込まれ燃料集合体の上端を保持するものであ
る。

【０００４】原子力用ロボットの適用作業分野はプラン
ト定期検査時の作業として交換・運搬、分解・組立、除
染・洗浄、検査・計測、補修などがあり、プラント運転
時の作業として点検・監視保全作業がある。

【０００５】原子力用点検ロボットとしては床面走行形
および天井走行形格納容器内点検ロボット、原子炉建屋
やタービン建屋等の機器の点検・監視用自動監視ロボッ
ト、小型知能点検ロボット、タービン室内点検ロボッ
ト、知能作業ロボット、循環水配管清掃用ロボット、は
しご昇降ロボットなど、既に数々の専用機が開発され、
また使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来開発されている点
検ロボットはいずれも目視点検用であり、他の方法によ
る点検・検査や補修作業を行うことはできない。また、
作業ロボットは各種プラント内機器の汎用保守、保守作
業を行うが、点検、検査機能を備えていない。

【０００７】このように従来の点検ロボットでは軽水冷
却型原子炉の炉心シュラウド内側の検査を目視のみで行
うことはできるが、点検・検査したのち引続いて補修箇
所を修理する補修装置が具備されない課題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、炉心シュラウド内側の健全性の点検・検査を
行い、万一不具合が発生していた場合にはその補修箇所
の補修、修理作業を併せて遠隔で行うことができる遠隔
炉内作業装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明は補修作業用ユニットとして
の超音波探傷ユニット、グラインダユニット、溶接ユニ
ット等の各種治工具の交換が容易で点検、検査、補修、
予防保全作業を行うことができる遠隔炉内点検補修装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は原子炉圧力容器
内の炉心シュラウドに敷設した台車を走行させる走行レ
ールと、この走行レールの組立ておよび前記台車の前記
走行レールへの搭載ならびに前記台車への点検補修治工
具の取付けを支援するロボットとからなり、前記ロボッ
トは点検補修治工具掴み用形状記憶合金製掴み金具と、
ＣＣＤカメラおよび照明灯取付け用形状記憶合金製アー
ムとを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】原子炉ピット床面に遠隔炉内点検補修装置の取
扱装置を設置し、吊込みクレーンで原子炉圧力容器内の
上部に点検・補修治工具・据付治具を吊り込み、またロ
ボット取扱装置で原子炉圧力容器内の上部にロボットを
吊り込む。

【００１２】点検・補修治工具・据付治具が上部格子板
の開口部を通過するのをロボットで支援し、引き続いて
上部格子板下方室に入り点検・補修治工具・据付治具が
炉心支持板の開口部を順次通過し、制御棒ハウジングの
上端の開口部と結合するのをロボットで支援する。

【００１３】これらの支援に対して、点検・補修治工具
を炉心シュラウド内に敷設するための走行レール設備の
組立て用部品・材料などをロボットの先端に取り付けた
複数本の線状形状記憶合金製掴み金具で掴む。

【００１４】また、炉心シュラウド内に敷設された走行
レール設備に点検・補修治工具を取り付けるのをロボッ
トの先端に取り付けた複数本の線状形状記憶合金製の掴
み金具で掴む。

【００１５】ＣＣＤカメラおよび照明灯が取り付けられ
た形状記憶合金製アームと、吊込みクレーンで吊ったエ
アシリンダ付吊り治具等と協同して走行レール設備の組
立て等の作業を行う。

【００１６】

【実施例】図面を参照しながら本発明に係る遠隔炉内点
検補修装置の一実施例を説明する。図１は本実施例の全
体構成を示し、図２は図１の上部を詳細に示し、図３は
図１の炉内を斜視図で示している。

【００１７】図１から図３において、符号１は原子炉圧
力容器で、上蓋が取り外された状態で示している。２は
原子炉圧力容器１内に設置された炉心シュラウドを示し
ている。この炉心シュラウド２の上端には上部格子板３
が取り付けられ、中央部より若干下方に炉心支持板４が
取り付けられている。

【００１８】上部格子板３および炉心支持板４にはそれ
ぞれ開口部３ａ，３ｂが設けられている。上部格子板３
と炉心支持板４との間を上部格子板下方室５と称し、炉
心支持板４から下方を炉心支持板下方室６と称する。炉
心支持板下方室６には制御棒駆動機構ハウジング７が多
数本林立している。

【００１９】符号８は原子炉ピットで、この原子炉ピッ
ト８の床面にロボット取扱装置９を設置し、吊込みクレ
ーン10でワイヤ14を介して原子炉圧力容器１の上部に据
付治具11を吊り込み、また巻き上げ部12でケーブル15を
介して原子炉圧力容器１の上部にロボット13を吊り込
み、据付治具11が上部格子板３の開口部３ａを通過する
のをロボット13で支援する。なお、ロボット13の構成、
作用については後述する図４から図７により説明する。

【００２０】ケーブル15には浮子16がところどことに介
在されている。図１および図２中符号17はケーブル基端
部、18はマガジン部、19はベルト、20は巻き上げ輪、21
は保持具を示している。

【００２１】複数台のロボット13を使用する場合にはあ
らかじめ上部格子板下方室５および炉心支持板下方室６
に必要台数のロボット13を移動させておくことにより据
付治具11の移動動作を効率よく支援する。

【００２２】一台のロボット13を使用する場合はロボッ
ト13は上部格子板３の開口部３ａを通って上部格子板下
方室５に移動して待機し、上部格子板３の開口部３ａを
通って上部格子板下方室５に入ってきた据付治具11が炉
心支持板４の開口部４ａを通過するのをロボット13で支
援する。

【００２３】続いてロボット13も炉心支持板４の開口部
４ａを通って炉心支持板下方室６に移動して待機し、炉
心支持板４の開口部４ａを通って炉心支持板下方室６に
入ってきた据付金具11が制御棒駆動機構ハウジング７の
上端の開口部と結合するのをロボット13で支援する。

【００２４】図３において、炉心シュラウド２の点検、
補修を行うために、点検補修装置搭載走行レール22がロ
ボット13の支援のもとに上部格子板下方室５に組立てら
れ敷設される。走行レール22に吊込みクレーン10で図示
してないエアシリンダ付吊り治具を介して吊り込まれた
台車23がロボット13の支援のもとに搭載される。

【００２５】台車23にはＥＤＭ電極ユニットのような取
付治具24が磁石25を介して交換可能な状態で取り付けら
れている。この取付治具24の交換作業は吊込みクレーン
10でエアシリンダ付吊り治具を介して掴み原子炉圧力容
器１内に吊り込まれロボット13の支援のもとに実施され
る。

【００２６】取付治具24としてＥＤＭ電極ユニットの他
にグラインダユニット，ショットブラスト表面改質ユニ
ット、レーザー表面改質ユニット、ＴＩＧ溶融表面改質
ユニット等が使用される。また、取付治具24の代りに点
検または検査ユニットも同様に使用することができる。

【００２７】走行レール22に各種の取付治具24が取り付
けられた複数台の台車23を搭載し、点検から補修・検査
に至るまで一連の作業を連続して行うこともできる。

【００２８】点検補修装置搭載走行レール22の設備は吊
込みクレーン10で図３に示したように支柱据付治具27を
介して支柱28を掴み原子炉圧力容器１に吊り込み、ロボ
ット13の支援のもとに制御棒駆動機構ハウジング７の上
端に接続したのち、支柱据付治具27のフック29と支柱28
の溝30との結合をエアシリンダ（図示せず）を働かせて
解除し、支柱28を原子炉圧力容器１内に自立させる。

【００２９】また、エアシリンダ付吊り治具で中心の支
柱28を掴み、原子炉圧力容器１内に吊り込み、ロボット
13の支援のもとに制御棒駆動機構ハウジング７の上端に
接続したのち、エアシリンダを働かせ、エアシリンダ付
吊り治具と中心の支柱28の結合を解除して中心の支柱28
を原子炉圧力容器１内に自立させる。

【００３０】中心の支柱28とその周辺の支柱28を接続
し、倒れを防止する接続片をエアシリンダ付吊り治具で
掴み原子炉圧力容器１に吊り込み、ロボット13の支援の
もとに中心の支柱28と周辺の支柱28の溝に差し込んで接
続し、支柱28の突起とレール部品の取付孔をレール吊り
治具で掴み原子炉圧力容器１に吊り込み、ロボット13の
支援のもとに結合して組立てる。

【００３１】支柱据付治具27と支柱28の他の結合方式と
して、支柱据付治具27の先端に取り付けた係止突起を支
柱据付治具27に内蔵したエアシリンダで出し入れし、支
柱28の上端に開口した孔に嵌合させて接続する。

【００３２】支柱28の上端に開口した孔に走行レール22
の取付板の突起部を挿入結合し、取付板の上面に設けた
突起と走行レール22または図示してないレール部品の取
付孔の孔を結合して点検補修装置搭載走行レール設備を
得ることができる。

【００３３】次に、原子炉圧力容器１内に吊り込まれる
ロボット13について図４から図12により説明する。

【００３４】図４および図５に示したようにロボット13
は本体を構成するケース31の前方に透明カバー32と接触
金具33およびＣＣＤカメラ34が取り付けられている。な
お、図５は図４の前方から見た正面図である。接触金具
33は点検補修治工具掴み用形状記憶合金製掴み金具を構
成する場合もあり、また補助手段として使用する場合も
ある。

【００３５】また、図６の断面図で示したようにケース
31の後方には３個の後部スクリュー35と、中央部に孔36
が形成されて、この孔36内に前部スクリュー37と、この
前部スクリューより下方にＵ字状に横断した貫通孔38内
に中央部スクリュー39が設けられている。

【００３６】透明カバー32内には中央部ＣＣＤカメラ4
0、超音波モータ41およびリフレクタ42が支持部材43に
よって支持されている。

【００３７】ケース31の上端面の側部側に設けられた一
対のＣＣＤカメラ34は形状記憶合金製アーム44によって
ケース31の上端面に接続されている。ＣＣＤカメラ34に
隣接して照明灯45が形状記憶合金製アーム44を介してケ
ース31の上端面に取り付けられている。ケース31の外面
には複数本の線状形状記憶合金46が取り付けられ、また
ケース31の後部にはケーブル47が取り付けられている。

【００３８】この複数本の線状形状記憶合金46は作業対
象物48となる点検補修治工具を掴むための形状記憶合金
製掴み金具を構成するものである。

【００３９】ロボット13の後方に取り付けられた３個の
後部スクリュー35で前後進、左右・上下の首振りを行
い、ケース31に水平に横断した孔36に取り付けられた前
部スクリュー37で左右に並進を行い、ケース31に垂直に
貫通した２個の貫通孔38に取り付けられた中央部スクリ
ュー39を同一方向に回転させることにより上下方向への
並進を行い、相互に逆方向に回転させることによりケー
ス31の軸周りの回転を行う。

【００４０】これらのスクリュー35，37，39は、ロボッ
ト13の後方に取り付けられた電気ケーブル47を通して供
給される電気で駆動される電気モータで回転し、ロボッ
ト13を推進、後退させる。ロボット13の現在位置は、ジ
ャイロあるいは加速度センサ（図示せず）の出力から求
めることができる。

【００４１】ロボット13の前方に取り付けられた一対の
ＣＣＤカメラ34で作業対象物48を見ると同時に距離を三
角測定する。ＣＣＤカメラ34は、超音波モータ41等で水
平面内で首振りを行う。また、照明灯45の明りはリフレ
クタ42で反射され作業対象物48を照明する。ＣＣＤカメ
ラ34と照明灯45は図示してない透明カバーで保護されて
いる。

【００４２】ロボット13が点検補修装置搭載走行レール
設備等を組立てる時の支援作業は、接触金具33の凹部33
ａに作業対象物48を接触させ、押す動作で所定の位置へ
の移動を行う。

【００４３】他の支援方式は、ロボット13の前に取り付
けられた接触金具33に電気を流し温度を上げて巻き込む
形に変形させ作業対象物48を抱き込むかたちで保持し所
定の位置への移動を行う。

【００４４】ロボット13へ電気を供給するケーブル47は
水に比べ重いため図１に示したように浮子16をつけロボ
ット13の動作への影響を減少させる。巻き上げ部12はケ
ーブル15を引っ張ってロボット13を原子炉圧力容器１へ
の出し入れを行う。

【００４５】その時、浮子16の箇所でケーブル15を保持
する。保持具21は、ベルト19に取り付けられ、ベルト19
の端に開口した孔にモータで回転する車に取り付けられ
た突起が嵌合し回転が与えられる。

【００４６】接触金具33に作業対象物48が接触したとの
情報をその根源に取り付けた圧力センサ等の接触センサ
（図示せず）で検知したり、中央部ＣＣＤカメラ40で接
触したことを目視で確認できると、線状形状記憶合金46
に通電することにより線状形状記憶合金46の温度を上
げ、ロボット13の前方で朝顔の蔓が巻くように変形す
る。

【００４７】複数本の線状形状記憶合金46に通電をする
ことによりイカが獲物を捕獲するような状態で作業対象
物48を捕獲する。このように作業対象物48を捕獲すると
中央部ＣＣＤカメラ40は、作業対象物48で視野が遮られ
ることになり、ロボット13の移動や、作業対象物48を他
の機器へ組込む作業を行うことなどが困難になる。

【００４８】そこで、前述したようにロボット13の前面
に形状記憶合金製アーム44を設け、このアーム44の先端
にＣＣＤカメラ34および照明灯45を取り付けている。形
状記憶合金製アーム44は線状形状記憶合金46に接続して
いる。通常時は、形状記憶合金製アーム44を縮めた状態
にし、ロボット13が狭い所を通過する妨げにならないよ
うにする。

【００４９】作業対象物48を接触金具33が掴まえる場合
には、必要に応じて形状記憶合金製アーム44に通電を
し、接触金具33が作業対象物48を捕獲してもロボット13
の移動方向や作業対象物48を他の機器との組立て作業が
位置が容易に見える位置に図８に示したようにＣＣＤカ
メラ34および照明灯45を展開させる。

【００５０】図８はロボット13に取り付けられた形状記
憶合金製アーム44先端のＣＣＤカメラ34および照明灯45
が所定の位置に展開した状態を示している。図９はロボ
ット13が作業対象物48を検知した状態を示し、図10は形
状記憶合金製接触金具33と線状形状記憶合金46で作業対
象物48を掴んだ状態を示している。

【００５１】図11は他のロボット13ａが作業対象物48を
検知した状態を示し、図12は図11の状態から形状記憶合
金製棒49で作業対象物48を掴んだ状態を示している。

【００５２】しかして、作業対象物48を形状記憶合金製
棒49で捕獲する場合や、接触金具33で作業対象物48を押
圧し、掴む場合もあり、ロボット13の前面に形状記憶合
金製アーム44を取り付け、このアーム44の先端にＣＣＤ
カメラ34や照明灯45を取り付けると、ロボット13の移動
や作業対象物48を他の機器へ組込む作業を容易に行うこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、作業視野を妨げる作業
対象物を回避して作業視野を確保するのに特殊な機構を
設ける必要がなく簡単に目的の作業を達成することがで
き、ロボットによる協調作業の効率を向上できる。

【００５４】よって、軽水冷却型原子炉の原子炉圧力容
器内に設置されている炉心シュラウド内側の健全性の点
検および補修を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠隔炉内点検補修装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】図１におけるロボット取扱装置と吊込みクレー
ンの概略を示す立面図。

【図３】図１における炉心シュラウド内を拡大して示す
斜視図。

【図４】図１で使用されるロボットを示す上面図。

【図５】図４におけるロボットを前方から見た正面図。

【図６】図４におけるロボットの横断面図。

【図７】図６のＡ−Ａ矢視方向から見た横断面図。

【図８】図４におけるロボットのＣＣＤカメラおよび照
明灯が展開した状態を示す上面図。

【図９】（ａ）は図４におけるロボットが作業物体を検
知した状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、
（ｃ）は（ａ）を前方から見た正面図。

【図１０】（ａ）は図９の状態から作業物体を掴んだ状
態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は
（ａ）を前方から見た正面図。

【図１１】図４における他のロボットが作業物体を検知
した状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【図１２】（ａ）は図11の状態から作業物体を掴んだ状
態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。

【符号の説明】

１…原子炉圧力容器、２…炉心シュラウド、３…上部格
子板、４…炉心支持板、３ａ，４ａ…開口部、５…上部
格子板下方室、６…炉心支持板下方室、７…制御棒駆動
機構ハウジング、８…原子炉ピット、９…ロボット取扱
装置、10…吊込みクレーン、11…据付金具、12…巻き上
げ部、13…ロボット、14…ワイヤ、15…ケーブル、16…
浮子、17…ケーブル基端部、18…マガジン部、19…ベル
ト、20…巻き上げ輪、21…保持具、22…走行レール、23
…台車、24…取付治具、25…磁石、27…支柱据付治具、
28…支柱、29…フック、30…溝、31…ケース、32…透明
カバー、33…接触金具、33ａ…凹部、34…ＣＣＤカメ
ラ、35…後部スクリュー、36…孔、37…前部スクリュ
ー、38…貫通孔、39…中央部スクリュー、40…中央部Ｃ
ＣＤカメラ、41…超音波モータ、42…リフレクタ、43…
支持部材、44…形状記憶合金製アーム、45…照明灯、46
…線状形状記憶合金、47…ケーブル、48…作業対象物、
49…形状記憶合金製棒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内の炉心シュラウドに敷
   設した台車を走行させる走行レールと、この走行レール
   の組立ておよび前記台車の前記走行レールへの搭載なら
   びに前記台車への点検補修治工具の取付けを支援するロ
   ボットとからなり、前記ロボットは点検補修治工具掴み
   用形状記憶合金製掴み金具と、ＣＣＤカメラおよび照明
   灯取付け用形状記憶合金製アームとを具備したことを特
   徴とする遠隔炉内点検補修装置。