JP2002328193A - 原子炉内構造物の保全・補修装置および保全・補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子炉内構造物を原子炉上方からの遠隔操作に
よって容易、迅速に、かつ正確に位置決めを行い、確実
にレーザ光の照射による予防保全または補修を行なえる
ようにする。 【解決手段】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器１内に上
方から吊下され、上部格子板の格子孔および炉心支持板
４の制御棒案内管用孔１０を通して炉心部に垂直に配置
される長尺なロッド状の装置本体９と、この装置本体に
支持され、レーザ発振器から伝送されるレーザ光を原子
炉内構造物の保全または補修対象部位に照射する照射ヘ
ッド１５とを備える。装置本体９は、照射ヘッドの原子
炉内における上下動作、前記装置本体の軸心回りにおけ
る旋回動作および装置本体からの進退動作を遠隔操作に
よりそれぞれ行なわせる上下駆動機構１６、旋回駆動機
構１７および前後駆動機構１８を有する。これら各駆動
機構および照射ヘッドは装置本体９の外周面よりも内側
に収納し得る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、沸騰水型原子力プ
ラントの例えば定期点検時等において、原子炉圧力容器
内の構造物、特に炉内底部構造物の保全および補修等の
施工を行なう場合に好適な、レーザ光を利用した原子炉
内構造物の保全・補修装置および保全・補修方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】原子炉内構造物は、例えばオーステナイ
ト系ステンレス鋼などの十分な耐食性と高温強度を有す
る材料で構成されているが、高温高圧下での長期に亘る
運転および中性子照射に起因する材料劣化の問題が懸念
されている。特に炉内底部構造物溶の接部近傍では溶接
入熱により材料が鋭敏化したり、引張り残留応力が形成
されているため、潜在的な応力腐食割れ発生の可能性を
有している。

【０００３】レーザピーニングは上記の予防保全として
有効な技術で種々の開発が行なわれており、例えばパル
スレーザ光を照射して材料表面にプラズマを発生させ、
その衝撃波の運動エネルギーを利用して材料表面の引張
り応力を圧縮応力に変え、これにより応力腐食割れの３
要因（材料、環境、応力）の１つである応力因子（溶接
時の引張り残留応力）を除去して、溶接部近傍の応力腐
食割れを防止すること等が知られている。

【０００４】このような従来技術を例示すると、例えば
特開平５−７８８１２号公報においては、軽水炉プラン
トにおける溶接熱影響部の耐応力腐食割れ性の向上、特
に改質処理後の低温鋭敏化による腐食に耐え、稼働期間
中の応力腐食割れを防止することを目的として、経年劣
化した原子炉炉内構造材料の表面に高耐食性合金を低温
溶射し、その後、レーザ照射することにより皮膜形成
し、これにより既存の炉内構造材料に悪影響を与えるこ
と無く、良好な皮膜形成が可能になり、構造物の信頼性
を向上する技術が開示されている。

【０００５】また、特開２０００−２４５７７６号公報
では、原子炉内部配管の溶接部の内外面を同時に応力腐
食割れを防止することを目的として、ステンレス鋼製配
管を突合わせ、溶接にあたり、配管の外面を水冷しつつ
配管母材の内面または外面から深さ０．１ｍｍ以上１．
０ｍｍ未満の範囲で溶融凝固層を形成し、溶融凝固層の
形成を７６０Ｊ／ｃｍ以下の入熱のＴＩＧ溶接、または
レーザ溶接法で行い、配管の内外面の一方に対して溶融
凝固層を形成することにより、内外面ともに応力腐食割
れを防止する技術が開示されている。

【０００６】なお、レーザ光利用による保全・補修に関
連する有効な技術として、炉内底部構造物の溶接部近傍
または構造物本体の健全性を保証するために、超音波探
傷法による調査が知られている。この調査により、仮に
き裂等の欠陥が発見された場合には、当該部についてレ
ーザ利用による保全・補修等の施工が必要となるもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原子炉
上方から保全・補修装置を原子炉内底部にアクセスする
ためには、上部格子板の格子孔および炉心支持板の制御
棒案内管用孔を通過し、インコアモニタスタビライザと
の干渉を避け、さらに制御棒駆動機構ハウジング、イン
コアモニタハウジングが林立する狭隘部を通過する必要
があり、装置の位置決めも難しい。

【０００８】このため従来の装置では、原子炉内底部構
造物の予防保全や補修施工を通常の定期点検時に行うこ
とが困難であった。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、原子炉上方から炉心支持板の制御棒案内
管用孔より下方の、制御棒駆動機構ハウジング、インコ
アモニタハウジングが林立している狭隘部等にある施工
対象部においても、正確に装置の位置決めを行い、レー
ザ光の照射による予防、保全、補修等の施工を行なうこ
とができる原子炉内構造物の保全・補修装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に係る発明では、原子炉圧力容器内に
上方から吊下され、上部格子板の格子孔および炉心支持
板の制御棒案内管用孔を通して炉心部に垂直に配置され
る長尺な装置本体と、この装置本体に支持され、レーザ
発振器から伝送されるレーザ光を原子炉内構造物の保全
または補修対象部位に照射する照射ヘッドとを備え、前
記装置本体は、前記照射ヘッドの原子炉内における上下
動作、前記装置本体の軸心回りにおける旋回動作および
前記装置本体からの進退動作を遠隔操作によりそれぞれ
行なわせる上下駆動機構、旋回駆動機構および前後駆動
機構を有し、これら各駆動機構および前記照射ヘッドは
レーザ光照射後に前記装置本体に沿って収納可能とした
ことを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装置を提
供する。

【００１１】請求項２に係る発明では、請求項１記載の
原子炉内構造物の保全・補修装置において、装置本体上
端部を炉心支持板に着脱可能に固定する固定手段と、前
記装置本体の下端部の軸心を制御棒駆動機構ハウジング
の軸心部に位置決めする位置決め手段とを有することを
特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装置を提供す
る。

【００１２】請求項３に係る発明では、請求項１または
２記載の原子炉内構造物の保全・補修装置において、レ
ーザ発振器は炉上に設置され、このレーザ発振器から照
射ヘッドにレーザ光を導く導光手段としてファイバを適
用したことを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装
置を提供する。

【００１３】請求項４に係る発明では、請求項１から３
までのいずれかに記載の原子炉内構造物の保全・補修装
置において、上下駆動機構は、装置本体に支持した照射
ヘッドをボールネジ機構によって昇降し得るものである
ことを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装置を提
供する。

【００１４】請求項５に係る発明では、請求項１から４
までのいずれかに記載の原子炉内構造物の保全・補修装
置において、旋回駆動機構は、装置本体の軸心回りで回
転する筒状の構成要素をギア機構によって回動させるも
のであり、この回動する構成要素に照射ヘッドを取付け
たことを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装置を
提供する。

【００１５】請求項６に係る発明では、請求項１から５
までのいずれかに記載の原子炉内構造物の保全・補修装
置において、前後駆動機構は、装置本体の上下２点また
は周囲２点に枢支されて当該装置本体の径方向に向って
起伏できる棒状、平板状またはリング状のアームからな
るリンク機構を備え、このリンク機構によって照射ヘッ
ドを支持するものであることを特徴とする原子炉内構造
物の保全・補修装置を提供する。

【００１６】請求項７に係る発明では、請求項１から６
までのいずれかに記載の原子炉内構造物の保全・補修装
置において、照射ヘッドは、レーザ光の照射により原子
炉圧力容器底部、インコアモニタハウジング、インコア
モニタ案内管、制御棒駆動機構ハウジングスタブ、制御
棒駆動機構ハウジングもしくはこれらの構造物の溶接部
を対象として、ピーニング、溶接補修、表面研磨もしく
は表面溶融を施工し、または照射ヘッドに代えて超音波
探触子を取付けることにより、原子炉内底部構造物の健
全性を調査できる構成であることを特徴とする原子炉内
構造物の保全・補修装置を提供する。

【００１７】請求項８に係る発明では、原子炉圧力容器
の上部格子板および炉心支持板の制御棒案内管用孔を通
して底部のスタブ上に装置本体を設置し、この装置本体
を基準としてこの装置本体からレーザ照射ヘッドを展開
し、照射部位に移動させてレーザ照射することを特徴と
する原子炉内構造物の保全・補修方法を提供する。

【００１８】なお、本発明において、他の望ましい態様
として下記の構成が挙げられる。すなわち、レーザ光発
振装置と、このレーザ光発振装置のレーザ光を導くよう
に接続された導光手段と、この導光手段からのレーザ光
を集光して施工部に照射する照射ヘッドと、この照射ヘ
ッドに導光手段からのレーザ光を導くとともに、照射ヘ
ッドを遠隔にて上下駆動、旋回駆動、前後駆動させる遠
隔駆動機構とを有し、制御棒駆動機構ハウジングおよび
インコアモニタハウジングが林立する狭隘部間の原子炉
内底部に設置され、原子炉内底部構造物の保全および補
修等の施工をする構成とする。

【００１９】また、遠隔操作による上下駆動機構、照射
ヘッドの旋回駆動機構、および前後駆動機構は各々独立
して動作できるようにする。また、前後駆動機構はラッ
クとギアを用いてリンク機構を駆動させるものとする。
さらに、レーザ照射ヘッドは施工時の角度調整および施
工時以外の原子炉内底部構造物等との干渉を避けるため
にヘッドを駆動できるヘッド傾斜駆動機構を有するもの
とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る原子炉内構造
物の保全・補修装置および保全・補修方法の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図１〜図５は本発明の
一実施形態を示している。図１は原子炉圧力容器への装
置取付け状態を示す全体構成図であり、図２は制御棒駆
動機構ハウジング頂部と炉心支持板の制御棒案内管用孔
を利用して保全・補修装置を設置した状態および配置を
示す拡大図である。図３は図２に示した構成部分の下部
をさらに詳細に示す拡大図である。図４は上下駆動機構
および旋回駆動機構を拡大して示す側断面図であり、図
５は前後駆動機構を拡大して示す側断面図である。

【００２１】まず、図１によって装置の全体構成を説明
する。なお、本実施形態では沸騰水型原子炉の定期点検
時等において、原子炉圧力容器１から図示しない上蓋、
蒸気乾燥器、気水分離器等の上部機構を撤去するととも
に、燃料棒、制御棒、制御棒駆動機構（ＣＲＤ）、イン
コアモニタ（ＩＣＭ）等を取外した状態で、本実施形態
による原子炉内構造物の保全・補修を行なう場合につい
て説明する。

【００２２】図１に示すように、原子炉圧力容器１内に
円筒状の炉心シュラウド２が設置されており、この炉心
シュラウド２の内側上部に上部格子板３が設置され、そ
の下方の中間高さ位置に炉心支持板４が設置されてい
る。また、原子炉圧力容器１内の底部には、制御棒駆動
機構ハウジング（以下、「ＣＲＤハウジング」と呼ぶ）
５が林立している。なお、ＣＲＤハウジング５は原子炉
圧力容器１の底部鏡板に取付けられている制御棒駆動機
構ハウジングスタブ（以下、「ＣＲＤハウジングスタ
ブ」と呼ぶ）６に溶接接合されている。

【００２３】原子炉圧力容器１内の炉底部に林立してい
るＣＲＤハウジング５の狭隘部には、ＣＲＤハウジング
５と同様に、原子炉圧力容器１の鏡板に取付けられたイ
ンコアモニタハウジング（以下、「ＩＣＭハウジング」
と呼ぶ）７も林立している。

【００２４】本実施形態の装置は、このような原子炉内
底部構造物の保全または補修を目的としており、炉心部
に垂直に配置できる長尺なロッド状の装置本体９を有
し、この装置本体９が、炉心シュラウド２の内側上部に
設けられている水平な上部格子板３の格子孔１１と、炉
心シュラウド１の中間高さ位置に設けられている炉心支
持板４の制御棒案内管用孔１２とを通過して吊下げら
れ、ＣＲＤハウジング５の頂部および炉心支持板４の制
御棒案内管用孔１０を利用して原子炉内底部に固定設置
される構成としてある。そして、オペレーションフロア
１２上に制御盤２１とともに設置されたレーザ発振器１
３から、装置本体９に設けられた後述する照射ヘッド１
５まで、導光手段としてのファイバ１４によってレーザ
光を導く構成としてある。ファイバ１４はミラーやレン
ズ等の光学機器を複数使用する場合と比較して、レーザ
の伝送を簡便に行なうことができる利点がある。

【００２５】次に、図２〜図５も参照して装置構成を詳
細に説明する。

【００２６】図２に示すように、装置本体９は収納カバ
ー８と、この収納カバー８に内包され、照射ヘッド１５
の原子炉内における上下動作、旋回動作および進退動作
を遠隔操作によりそれぞれ行なう上下駆動機構１６、旋
回駆動機構１７および前後駆動機構１８とを備えてい
る。

【００２７】収納カバー８は、上端が閉塞するとともに
下端が開口した円筒状のものであり、この収納カバー８
の上端面にはファイバ１４を挿通できるファイバ挿通孔
８ａが開設されている。このファイバ挿通孔８ａを介し
て上方から吊下したファイバ１４が装置本体９内に導入
される。収納カバー８内には、導入したファイバ１４を
周壁内面付近に送配するためのファイバガイド８ｂが設
けられている。

【００２８】また、収納カバー８の上端壁には、図示し
ないクレーン等の装置吊下げ用ワイヤ、フック等を係止
するための係止具８ｃが設けられている。さらに、収納
カバー８の上端近傍の周壁外面部位には、炉心支持板４
に対して着脱可能に固定できる固定手段２３として、複
数のブラケット２３ａが放射状に突設されている。そし
て、これらのブラケット２３ａを炉心支持板４の上面に
搭載することによって、装置本体９を炉心支持板４上に
着脱可能に載置固定できるようになっている。各ブラケ
ット２３ａは、それぞれ平面視で例えばコ字形をなし、
その対向片間の隙間を、炉心支持板４に突設されている
ガイドピン３２に合致させることにより、垂直軸心回り
の位置決めおよび回り止めが行なわれる。

【００２９】また、収納カバー６の内部にはフランジ６
ａが固定され、このフランジ６ａに複数の構成要素、す
なわち装置本体９の下端部を位置決め固定するための位
置決め手段２４と、照射ヘッド１５の原子炉内における
上下動作を行なわせるための上下駆動機構１６と、装置
本体９の軸心まわりにおける旋回動作を行なわせる旋回
駆動機構１７と、これら上下駆動機構１６および旋回駆
動機構１７に支持されて照射ヘッド１５の進退駆動を行
なわせるヘッド回転機構２０とが吊設してある。そし
て、これらの手段および機構により、照射ヘッド１５が
施工対象部としての例えばＩＣＭハウジング７と原子炉
圧力容器１の底部鏡板との肉盛溶接部７ａにレーザ光を
照射する設定としてある。

【００３０】位置決め手段２４と上下駆動機構１６と
は、フランジ６ａに設けた要素によって構成され、その
要素は一部共有されている。すなわち、フランジ６ａの
中心部から上下駆動機構１６の構成要素となる長尺なボ
ールネジ２６が垂下し、このボールネジ２６はフランジ
６ａ上に設けた上下駆動モータ２５によって回転駆動で
きるようになっている。また、フランジ６ａには、ボー
ルネジ２６の両側に位置して１対の縦長板状の摺動用ガ
イド２６ａが平行に垂下し、これらの摺動用ガイド２６
ａの下端に上部が大径で下部が小径な段付き円柱状ブロ
ック２４ａが連結され、この円柱状ブロック２４ａに設
けた図示省略の軸受によってボールネジ２６の下端が支
持されている。そして、円柱状ブロック２４ａの下部の
径はＣＲＤハウジング５の頂部の孔径より僅かに小径と
され、さらにその下端部分は次第に小径となるテーパ状
に形成されている。したがって、この円柱状ブロック２
４の上部はボールネジ２６の下端軸受部材として機能す
ると同時に、下部はＣＲＤハウジング５の頂部の孔に挿
脱可能に挿入されて装置本体９を位置決め固定できる位
置決め手段２４として機能する。しかも、この円柱状ブ
ロック２４ａの下端はテーパ状となっているので、その
挿入時のセンタリングが容易に行なえる。このＣＲＤハ
ウジング５の頂部の孔と、上部格子板３の格子孔１１お
よび炉心支持板４の制御棒案内管用孔１０とは垂直方向
で一致しているので、これらの孔１１，１０を通して装
置本体９を原子炉圧力容器１に吊下げることにより、装
置本体９は容易にＣＲＤハウジング５の軸心位置に位置
決めされることになる。つまり、本実施形態では装置本
体９が上端に設けた固定手段２３としてのブラケット２
３ａと、下端に設けた位置決め手段２４としての円柱状
ブロック２４ａとにより、炉心下部に容易かつ確実に位
置決め固定される。このように、装置本体９の下端部に
は、施工時における位置決めをＣＲＤハウジング５の軸
心を基準として行なうことができる。

【００３１】次に、図３および図４に拡大して示すよう
に、ボールネジ２６にはナット５０が螺合し、このナッ
ト５０の下端に鍔部５０ａが一体に形成されている。こ
の鍔部５０ａの両側位置に１対の孔５１が上下方向に穿
設され、これらの孔５１に上述した摺動用ガイド２６ａ
が上下方向に挿通されている。この摺動用ガイド２６ａ
によってナット５１の回転が阻止されることにより、ボ
ールネジ２６の回転に対してナット５１が上下動するこ
とになる。そして、鍔部５０ａの周囲部には垂直な上部
円筒３３ａが連結されて一体に昇降可能とされており、
これにより上下駆動機構１６が構成されている。つま
り、上下駆動機構１６は、上下駆動モータ２５と、この
上下駆動モータ２５にシャフトを介して接続された上下
駆動用ボールネジ２６とを備えて構成され、収納カバー
８内に収納されている装置構成要素およびレーザ照射ヘ
ッド１５は、上下駆動機構１６により施工部に対して任
意に高さを調整できる。

【００３２】さらに上部円筒３３ａには、これと一体に
昇降できる下部円筒３３ｂが連結されている。この下部
円筒３３ｂは上部円筒３３ａに対して回転自在に摺接し
ており、旋回駆動機構１８の構成要素も兼ねた構成とな
っている。すなわち、上部円筒３３ａには軸心を垂直に
した旋回駆動用モータ２７が支持具５２により支持され
ており、このモータ２７の軸に連結した駆動用旋回ギア
２８が、下部円筒３３ｂの外周に設けた従動用旋回ギア
２９に噛合している。これにより、旋回駆動用モータ２
７の回転に伴い、下部円筒３３ｂが回転する旋回駆動機
構１７が構成されている。

【００３３】このように、旋回駆動機構１７は上部円筒
３３ａに設けた旋回駆動用モータ２７と、この旋回駆動
用モータ２７に出力軸を介して接続された駆動用旋回ギ
ア２８と、これに噛合する下部円筒３３ｂの従動用旋回
ギア２９とを備えて構成されている。

【００３４】なお、１本のＩＣＭハウジング７につき、
当該ＩＣＭハウジング７に隣接する２箇所以上のＣＲＤ
ハウジング５に装置を設置して施工を行うので、レーザ
照射ヘッド１５は最大１８０°の旋回ができれば良い構
成としてあるが、それ以上の角度で旋回できる構成とし
てもよい。

【００３５】次に、図５も参照して、前後駆動機構１８
について説明する。前後駆動機構１８は、装置本体９の
構成要素である下部円筒３３の外周部に位置して、上下
２点を枢支されて装置本体１８の径方向に向って起伏で
きる棒状または平板状の上下１対のアーム２２ａ，２２
ｂからなるリンク機構を備え、このリンク機構によって
照射ヘッド１５を支持し、施工対象部位に向かって前進
および後退動作させるものである。

【００３６】すなわち、下部円筒３３ｂの周壁の一部は
その周壁位置よりも中心側に窪んだ状態の平板状とされ
ており、この平坦な部分に互いに平行な１対の縦長なガ
イド６０と、このガイド６０間にこれらと平行に配置さ
れた縦長な１つのラック３５とが設けられている。この
下部円筒３３ｂの平坦面に平板状の移動基板６１が配置
され、この移動基板６１はガイド６０に沿って上下方向
に移動可能に支持されるとともに、ラック３５に噛合す
る上下移動ギア３４と、この上下移動ギア３４を回転さ
せる前後駆動用モータ３０とによって昇降駆動力を得る
ようになっている。そして、下部円筒３３ｂの平坦面と
移動基板６１の表面とに、それぞれ平板状の上下１対の
アーム２２ａ，２２ｂの各一端が枢支され、これらアー
ム２２ａ，２２ｂの各他端が連結部材６２に上下の軸６
３ａ，６３ｂを介して連結され、三角形状のリンク機構
１９を構成している。このリンク機構１９を以下、「進
展リンク１９」という。

【００３７】このように、進展リンク１９の２本のアー
ム２２ａ，２２ｂの各一端は一直線上に配置されてい
る。そして、上側になるアーム２２ａの枢支部は下部円
筒３３ｂに完全に固定されており、下側のアーム２２ｂ
の枢支部は前後駆動用モータ３０、上下移動ギア３４お
よびによって、移動基板６１とともに下部円筒３３の表
面上のラック３５に沿って上下方向に移動する。２本の
アーム２２ａ，２２ｂの各他端には、図５に示すよう
に、装置取付側上下移動に伴って前後する扇形歯車３７
が取付けられており、これにより他端同士が常時噛合し
た状態となるようにしてある。これにより、装置取付側
上部のアーム２２ａの一端を支点として、各アーム２２
ａ，２２ｂの他端側が上下動を伴って下部円筒３３ｂか
ら進退する方向に移動する。この移動の際、各アーム２
２ａ，２２ｂの他端側を連結部材６２に支持する上下の
軸６３ａ，６３ｂの中心を結ぶ直線は常時、垂直である
ため、連結部材６２の姿勢は変化することがない。

【００３８】レーザ光照射用の照射ヘッド１５は、この
進展リンク１９の連結部材６２に対し、さらに垂直軸心
回りの回転を行なわせるヘッド回転機構２０と、ヘッド
先端の傾き角度を変化させるためのヘッド傾斜駆動機構
３１とを介して支持されている。ヘッド回転機構２０
は、連結部材６２の水平板部に設けた軸心を垂直とした
ヘッド回転モータ３９と、このヘッド回転モータ３９の
出力軸に設けた駆動ギア４０ａおよびこれに噛合する従
動ギア４０ｂからなる回転ギア４０により構成されてい
る。この回転ギア４０の従動ギア４０ｂの軸に縦長な逆
Ｕ字状のフレーム６４が、垂直軸心回りに回転自在に連
結され、このフレーム６４に水平な支軸６５を介して照
射ヘッド１５が回動自在に支持されている。なお、照射
ヘッド１５はＬ字形に曲成された筒状のもので、支軸６
５による支点位置はＬ字の折曲点部位となっている。

【００３９】ヘッド傾斜駆動機構３１は、フレーム６４
の外面に設けたシリンダ装置６６と、このシリンダ装置
６６のシリンダロッドに連結したアーム機構６７とによ
り構成され、このアーム機構６７によって支軸６５を回
動させることにより、照射ヘッド１５を傾斜駆動するよ
うになっている。なお、レーザ光の導光手段としてのフ
ァイバ１４は、収納カバー９の下端側開口部から導出さ
れて照射ヘッド１５まで導かれている。

【００４０】以上の構成に基づき、レーザ照射ヘッド１
５は、旋回駆動機構１７によりＩＣＭハウジング７の周
方向に先端を向け、前後駆動機構１９により半径方向
に、また上下駆動機構１６により高さ方向にそれぞれ独
立して動くことができ、これによって正確な位置でレー
ザ照射を行うことができる。

【００４１】レーザ照射ヘッド１５には施工部に対して
任意に角度を変えることができるようヘッド回転機構２
０が取付けられているので、ヘッド傾斜駆動機構３１が
施工対象となるＩＣＭハウジング７と干渉することを傾
斜駆動によって避けることができる。また、ヘッド傾斜
駆動機構３１は、施工中にはレーザ照射に適した角度に
レーザ照射ヘッド１５を保持することができる。一方、
施工中以外のときは傾斜駆動機構３１によって収納に適
した角度に設定できるとともに、進展リンク１９を介し
て下部円筒３３ｂの平坦部分に収納することができる。
これにより、レーザ照射ヘッド１５をもし、施工中と同
じ状態で炉内からの撤去その他の装置取扱いを行った際
には原子炉内底部構造物等と干渉して先端部を損傷させ
てしまう恐れがある場合であっても、本実施形態では収
納カバー８への的確な収納状態とすることによって、そ
れを防止することができる。また、各機構については、
レーザ光照射後に装置本体に沿って収納することができ
る。

【００４２】次に作用を説明する。

【００４３】本実施形態では、まず装置本体９を炉心支
持板４の制御棒案内管用孔１０を通過した位置決め手段
２４をＣＲＤハウジング５の頂部へ挿入し、さらに炉心
支持板４の上面にブラケット２３ａを載せることにより
設置する。また、施工部に対する装置本体９の向きは、
炉心支持板４の上面でガイドピン３２により固定するこ
とができる。

【００４４】そして、レーザ発振器１３をオペレーショ
ンフロア１２上に設置し、レーザ発振器１３から装置本
体９のレーザ照射ヘッド１５までレーザ光を導くファイ
バ１４を接続する。また、装置本体９をオペレーション
フロア１２等の原子炉圧力容器１上方より、上部格子板
３の格子枠孔１１および炉心支持板４の制御棒案内管用
孔１０を通過させて原子炉底部へアクセスさせる。装置
本体９の位置決め手段２４を施工対象部周辺のＣＲＤハ
ウジング５頂部に挿入し、ガイドピン３２を利用してレ
ーザ照射ヘッド１５の方位を合わせ設置する。

【００４５】上下駆動機構１６、旋回駆動機構１７、お
よび前後駆動機構１８により、レーザ照射ヘッド１５の
高さと距離を施工部に合わせる。ヘッド回転モータ３９
を駆動し、必要に応じて原子炉内底部構造物とレーザ照
射ヘッド１５が干渉するのを防ぐ。そして、レーザ光の
焦点を調整する。なお、焦点調整ユニットはレーザ照射
ヘッド１５に内蔵されており、焦点調整用のレーザ光に
は施工用とは異なる種類のレーザ光、例えばＨｅ−Ｎｅ
レーザ等を利用する。

【００４６】レーザ光の焦点が合ったら、制御盤２１に
よりレーザ照射をスタートし、１８０°分の施工を行
う。１８０°施工が終了したら、施工部を挟んで反対側
のＣＲＤハウジング５に設置し直し、上記手順で残りの
１８０°分を施工する。以上の施工手順を、施工対象と
するＩＣＭハウジング７またはＣＲＤハウジング５等の
原子炉内底部構造物の施工部全箇所について実施し、こ
れにより保全・補修施工を行うことができる。

【００４７】このような一実施形態によれば、原子炉内
底部に林立するＣＲＤハウジング５とＩＣＭハウジング
７が林立する狭隘部を通過して装置を設置し、遠隔で装
置の上下駆動および旋回・前後駆動を操作し、照射ヘッ
ド１５の位置決めをしてレーザ光を照射することによ
り、原子炉内底部構造物の保全・補修施工を行なうこと
ができる。この場合、ＣＲＤハウジング５の頂部の孔お
よび炉心支持板４の制御棒案内管用孔１０を利用するこ
とにより、装置を施工部に対して正確に設置することが
できる。

【００４８】また、上下駆動機構１６と照射ヘッド１５
の旋回駆動機構１７、および前後駆動機構１６を遠隔で
各々独立にまたは同時に操作することにより、短時間で
照射ヘッドを施工対象部へ位置決めし、原子炉内底部構
造物の保全・補修施工を行なうことができる。また、Ｃ
ＲＤハウジング５の周囲に位置する上下部円筒３３ａ，
３３ｂに取付けられたヘッド回転モータ３９および回転
ギア４０の回転により、その円筒面上に取付けられた部
材先端の照射ヘッド１５を任意に旋回駆動することがで
きる。

【００４９】さらに、ＣＲＤハウジング５の周囲に位置
する下部円筒３３ｂに取付けられた２本のアーム２２
ａ，２２ｂについて、各一端が円筒面上に一直線に配置
され、そのうち下側のアーム２２ｂがラック３５および
上下移動ギア３４により上下移動することにより、リン
ク機構が形成され、２本のアーム２２ａ，２２ｂの円筒
面上に固定されていない側に、回転ギア４０を介して取
付けられた照射ヘッド１５を前後方向に駆動することが
できる。また、リンク機構の先端に取付けたヘッド回転
機構２０により、レーザ照射ヘッド１５を施工部に対し
て水平方向で自由な角度に回転させて、原子炉内底部構
造物の保全・補修施工を行なうことができる。

【００５０】さらにまた、照射ヘッド１５に取付けられ
たヘッド傾斜駆動機構３１により、施工時にはヘッド先
端の傾きをレーザ光が正確に照射できる適当な角度に合
わせ、また施工時以外は装置の他の部位、あるいは原子
炉内底部構造物や溶接部等と干渉しないようにヘッド先
端部を持ち上げることができる。また、レーザ発振器１
３から照射ヘッド１５までレーザ光を導くように接続さ
れた導光手段としてファイバ１４を適用することによ
り、ミラー、レンズ等複数の光学機器を使用した場合と
比べて、レーザ発振器１３と照射ヘッド１５との間の距
離が長くなっても導光手段を簡素化でき、取扱いも容易
になる。しかも、ファイバ１４は装置本体９の内部を通
す構成としてあることにより、装置本体９とともに一括
して炉内導入等を行なうことができる。

【００５１】なお、本実施形態においては、レーザ光の
照射によるピーニングの他、溶接補修、表面研磨または
表面溶融等の施工を行なうことができる。また、ＣＲＤ
ハウジング５とＩＣＭハウジング７とが林立する狭隘部
間の任意の位置に装置を設置することにより、原子炉圧
力容器１の底部と、ＩＣＭハウジング７と、ＩＣＭ案内
管と、ＣＲＤハウジングスタブ６と、ＣＲＤハウジング
５と、これらの構造物の溶接部とを対象として、ピーニ
ング、溶接補修、表面研磨または表面溶融を施工するこ
とができる。また、レーザ光の照射ヘッドに代えて超音
波探触子を取付けることにより、原子炉内底部の超音波
探傷検査が可能となり、健全性の調査が行なえる。

【００５２】このように、本実施形態によれば、原子炉
上方から炉心支持板４の制御棒案内管用孔１０より下方
で、ＣＲＤハウジング５、ＩＣＭハウジング７が林立し
ている原子炉内底部の狭隘部にある施工対象部において
も、正確に装置の位置決めを行い、レーザ光を照射して
予防保全または補修をすることができる。

【００５３】次に、図６を参照して、本発明に係る原子
炉内底部保全・補修装置の他の実施形態について説明す
る。図６は、原子炉内底部保全・補修装置の他の実施形
態の構成を示す斜視図である。

【００５４】この他の実施形態が前記の一実施形態と異
なる点は、一実施形態における旋回駆動機構１７と前後
駆動機構１８に代えて旋回駆動兼前後駆動機構４１を設
けた点にある。すなわち、この旋回駆動兼前後駆動機構
４１は、装置本体９の周囲２点に枢支されて装置本体９
の径方向に向って起伏できるリング状のアーム、すなわ
ちクランクアーム４７からなる立体リンク機構４８を備
え、この立体リンク機構４８によって照射ヘッドを支持
するものである。他の構成、例えば原子炉内底部への取
付手段、上下駆動機構１６等については、図２および図
３の装置とほぼ同様であるから、説明を省略する。

【００５５】図６に示すように、この他の実施形態にお
いては、装置本体４１に、非回転状態とされる上部円筒
３３ａと、その下部に別個に回転できる２つの下部円筒
３３ｂとが設けられている。そして、上部円筒３３ａに
旋回駆動兼前後駆動用モータ４２が設けられ、これらの
モータ４２の出力軸にそれぞれ駆動用旋回ギア４３が連
結され、さらに各駆動用旋回ギア４３と同一レベルに取
付けた２つの従動用旋回ギア４５が垂直二段の各下部円
筒４６に取付けられ、これらのギア４３，４５がそれぞ
れ噛合している。２つの下部円筒４６には２本のクラン
クアーム４７からなる立体リンク機構４８が構成されて
いる。

【００５６】このような構成において、旋回駆動兼前後
駆動用モータ４２の回転に伴い、駆動用旋回ギア４３が
旋回し、これによって従動用旋回ギア４５も旋回して、
立体リンク機構４８の垂直二段に重ねられた２つの下部
円筒４６がそれぞれ独立に回転し、２本のクランクアー
ム４７の取付部がそれぞれ独立して装置本体９の中心軸
周りに旋回する。

【００５７】２つの旋回駆動兼前後駆動用モータ４２が
同方向に回転する場合には、従動用旋回ギア４５および
下部円筒４６は同方向に回転し、クランクアーム４７と
円筒４６の二箇所の接続部は距離を変えることなく旋回
する。そして、クランクアーム４７の先端の部材に取付
けられたレーザ照射ヘッド１５は施工部に対しては水平
横方向に移動する。

【００５８】また、２つの旋回駆動兼前後駆動用モータ
４２が各別の回転方向に逆方向回転する場合には、従動
用旋回ギア４５および各下部円筒４６が逆方向に回転す
るので、クランクアーム４７と下部円筒４６の二箇所の
接続部の距離が近づくか、または離間することにより、
クランクアーム４７の先端の部材に取付けられたレーザ
照射ヘッド１５は施工部に対して水平前後に移動する。

【００５９】以上のように動作する旋回駆動兼前後駆動
機構４１により、レーザ照射ヘッド１５はＩＣＭハウジ
ング７との距離を保持しつつ、旋回移動することができ
る。なお、施工部周りの旋回は前記実施例と同様、最大
１８０°であるため、当該のＩＣＭハウジング７に隣接
するＣＲＤハウジング７２ヶ所以上に装置を設置して施
工を行う。ただし、１８０°以上の回転を設定してもよ
い。

【００６０】なお、この他の実施形態においても、装置
本体９は任意のＣＲＤハウジング５に取付け可能であ
り、上下駆動機構、旋回駆動兼前後駆動機構およびヘッ
ド回転機構により、レーザ照射ヘッドの位置を任意に設
定できる。したがって、図示したＩＣＭハウジング７と
原子炉圧力容器１の鏡板との溶接部以外にも、例えばＣ
ＲＤハウジングスタブ６と原子炉圧力容器１の鏡板との
肉盛溶接部、ＣＲＤハウジングスタブ６とＣＲＤハウジ
ング５との溶接部、ＩＣＭハウジング７とＩＣＭ案内管
（図示せず）との溶接部、シュラウドサポートレグ（図
示せず）等、その他の原子炉底部構造物の溶接部または
これらの全ての構造物自身について、ピーニングをする
ことができる。

【００６１】また、レーザ照射ヘッド１５をピーニング
用のものと交換することで、原子炉内底部構造物の欠陥
等の溶接補修、部材の表面研磨、または表面溶融を施工
することができる。さらに、装置本体９のレーザ照射ヘ
ッド１５に代えて超音波探触子を取付けることにより、
本装置と同様な動きが可能な超音波検査が行える。これ
により、原子炉内底部の構造物およびそれらの溶接部の
健全性を確認し、補修等の要否を判断することができ
る。

【００６２】このような構成の他の実施形態において
も、上述した一実施形態とほぼ同様に、原子炉上方から
炉心支持板の制御棒案内管用孔より下方で、制御棒駆動
機構ハウジング、インコアモニタハウジングが林立して
いる原子炉内底部の狭隘部にある施工対象部において
も、正確に装置の位置決めを行い、レーザ光を照射して
予防保全および補修をすることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原子炉内構造物を原子炉上方からの遠隔操作によって容
易、迅速に、かつ正確に位置決めを行い、確実にレーザ
光の照射による予防保全または補修を行なうことがで
き、機器の安全な操作性も確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉底部の保全・補修装置の一
実施形態を示全体構成図。

【図２】図１に示した一実施形態による保全・補修装置
単体の拡大図。

【図３】図２に示した一実施形態における保全・補修装
置をさらに拡大して示す駆動機構部の詳細図。

【図４】図３に示した一実施形態における上下駆動機構
および旋回機構を拡大して示す断面図。

【図５】図３に示した一実施形態におけるヘッド回転機
構のアームの扇形ギア構造を示す拡大図。

【図６】本発明の他の実施形態を示す要部構成図。

【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 ５ ＣＲＤハウジング ６ ＣＲＤハウジングスタブ ７ ＩＣＭハウジング ８ 収納カバー ９ 装置本体 １０ 制御棒案内管用孔 １１ 格子孔 １２ オペレーションフロア １３ レーザ発振器 １４ ファイバ １５ レーザ照射ヘッド １６ 上下駆動機構 １７ 旋回駆動機構 １８ 前後駆動機構 １９ 伸展リンク ２０ ヘッド回転機構 ２１ 制御盤 ２２ アーム ２３ 固定手段 ２４ 位置決め手段 ２５ 上下駆動モータ ２６ ボールネジ ２７ 旋回駆動用モータ ２８ 旋回ギア ２９ 旋回ギア ３０ 前後駆動用モータ ３１ ヘッド傾斜駆動機構 ３２ ガイドピン ３３ 円筒 ３４ 上下移動ギア ３５ ラック ３７ 扇形歯車 ３９ ヘッド回転モータ ４０ 回転ギア ４１ 旋回駆動兼前後駆動機構 ４２ 旋回駆動兼前後駆動用モータ ４３ 旋回ギア ４５ 旋回ギア ４６ 円筒 ４７ クランクアーム ４８ 立体リンク機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱本 良男 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 向井 成彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 島村 光明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 森 敦史 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2G075 BA17 CA08 DA16 DA20 FA16 FC03 FC20

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉圧力容器内に上方から吊下され、
   上部格子板の格子孔および炉心支持板の制御棒案内管用
   孔を通して炉心部に垂直に配置される長尺な装置本体
   と、この装置本体に支持され、レーザ発振器から伝送さ
   れるレーザ光を原子炉内構造物の保全または補修対象部
   位に照射する照射ヘッドとを備え、前記装置本体は、前
   記照射ヘッドの原子炉内における上下動作、前記装置本
   体の軸心回りにおける旋回動作および前記装置本体から
   の進退動作を遠隔操作によりそれぞれ行なわせる上下駆
   動機構、旋回駆動機構および前後駆動機構を有し、これ
   ら各駆動機構および前記照射ヘッドはレーザ光照射後に
   前記装置本体に沿って収納可能としたことを特徴とする
   原子炉内構造物の保全・補修装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の原子炉内構造物の保全・
   補修装置において、装置本体上端部を炉心支持板に着脱
   可能に固定する固定手段と、前記装置本体の下端部の軸
   心を制御棒駆動機構ハウジングの軸心部に位置決めする
   位置決め手段とを有することを特徴とする原子炉内構造
   物の保全・補修装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の原子炉内構造物
   の保全・補修装置において、レーザ発振器は炉上に設置
   され、このレーザ発振器から照射ヘッドにレーザ光を導
   く導光手段としてファイバを適用したことを特徴とする
   原子炉内構造物の保全・補修装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   原子炉内構造物の保全・補修装置において、上下駆動機
   構は、装置本体に支持した照射ヘッドをボールネジ機構
   によって昇降し得るものであることを特徴とする原子炉
   内構造物の保全・補修装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかに記載の
   原子炉内構造物の保全・補修装置において、旋回駆動機
   構は、装置本体の軸心回りで回転する筒状の構成要素を
   ギア機構によって回動させるものであり、この回動する
   構成要素に照射ヘッドを取付けたことを特徴とする原子
   炉内構造物の保全・補修装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかに記載の
   原子炉内構造物の保全・補修装置において、前後駆動機
   構は、装置本体の上下２点または周囲２点に枢支されて
   当該装置本体の径方向に向って起伏できる棒状、平板状
   またはリング状のアームからなるリンク機構を備え、こ
   のリンク機構によって照射ヘッドを支持するものである
   ことを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかに記載の
   原子炉内構造物の保全・補修装置において、照射ヘッド
   は、レーザ光の照射により原子炉圧力容器底部、インコ
   アモニタハウジング、インコアモニタ案内管、制御棒駆
   動機構ハウジングスタブ、制御棒駆動機構ハウジングも
   しくはこれらの構造物の溶接部を対象として、ピーニン
   グ、溶接補修、表面研磨もしくは表面溶融を施工し、ま
   たは照射ヘッドに代えて超音波探触子を取付けることに
   より、原子炉内底部構造物の健全性を調査できる構成で
   あることを特徴とする原子炉内構造物の保全・補修装
   置。
8. 【請求項８】 原子炉圧力容器の上部格子板および炉心
   支持板の制御棒案内管用孔を通して底部のスタブ上に装
   置本体を設置し、この装置本体を基準としてこの装置本
   体からレーザ照射ヘッドを展開し、照射部位に移動させ
   てレーザ照射することを特徴とする原子炉内構造物の保
   全・補修方法。