JP2023012912A - チルト装置およびアクセス装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】チルト装置およびアクセス装置において、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保する。【解決手段】支持アームと、チルトアームと、支持アームとチルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、中間部が支持アームまたはチルトアームに案内されて一端部が支持アームとチルトアームのいずれか一方に連結される索条と、支持アームとチルトアームのいずれか他方に設けられて索条の他端部を索条の長手方向に移動することでチルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、を備える。【選択図】図1
Description
本開示は、放射性物質などの被処理物を処理するための作業機器を処理エリアまで移動するチルト装置、チルト装置を備えるアクセス装置に関するものである。
例えば、原子力発電プラントにて、原子炉格納容器内の炉心燃料が周囲の構造物と一緒に溶融して固化すると、放射性廃棄物としての燃料デブリが発生する。そのため、燃料デブリなどの放射性廃棄物を原子炉格納容器から外部に取り出して処理する必要がある。
放射性廃棄物を回収する技術として、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された炉内デブリの回収装置は、原子炉格納容器の外側からペデスタルの開口まで案内装置を配置し、作業機器を案内装置の案内通路を移動してペデスタルの内部に送り込み、作業機器により炉内デブリの回収作業などを行うものである。
炉内デブリの回収作業などを行う領域は、作業者が侵入することができない空間である。そのため、炉内デブリの回収装置は、高い信頼性が要求される。回収装置における高い信頼性を確保するためには、装置の簡素化や小型化が重要になる。
本開示は、上述した課題を解決するものであり、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保するチルト装置およびアクセス装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本開示のチルト装置は、支持アームと、チルトアームと、前記支持アームと前記チルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、中間部が前記支持アームまたは前記チルトアームに案内されて一端部が前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか一方に連結される索条と、前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか他方に設けられて前記索条の他端部を前記索条の長手方向に移動することで前記チルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、を備える。
本開示のアクセス装置は、原子炉格納容器の外部からペネトレーションを通して内部の被処理物にアクセスするアクセス装置であって、原子炉格納容器の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置と、前記アライメント装置に支持されると共に複数のアームが長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコ(登録商標)ピック装置と、前記テレスコピック装置の先端部に連結されるチルト装置と、を備える。
本開示のチルト装置およびアクセス装置によれば、装置の簡素化および小型化を図ることで高い信頼性を確保することができる。
以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
<沸騰水型原子炉>
本実施形態で適用する原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、軽水を炉心で沸騰させて蒸気を発生させる沸騰水型原子炉(BWR:Boiling Water Reactor)である。図17は、沸騰水型原子炉を表す概略図、図18は、沸騰水型原子炉を表す水平概略図である。
本実施形態で適用する原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、軽水を炉心で沸騰させて蒸気を発生させる沸騰水型原子炉(BWR:Boiling Water Reactor)である。図17は、沸騰水型原子炉を表す概略図、図18は、沸騰水型原子炉を表す水平概略図である。
図17および図18に示すように、沸騰水型原子炉100は、原子炉格納容器101内に原子炉102が格納されて構成される。原子炉格納容器101は、原子炉建屋103内に設置され、上端部に上蓋104が取付けられることで密封される。原子炉格納容器101は、内部に形成されたドライウェル105と、冷却水が充填された圧力抑制プールが内部に形成される複数の圧力抑制室106とを有する。ドライウェル105は、ベント通路107を介して圧力抑制室106に連結され、ベント通路107の先端部が圧力抑制プールの冷却水中に浸漬される。
原子炉建屋103は、原子炉格納容器101を支持し、上蓋104の上方に複数に分割されて放射線遮へい体として機能する複数のシールドプラグ108が配置され、複数のシールドプラグ108により原子炉格納容器101が密閉保持される。
原子炉102は、上蓋109が取付けられて構成される原子炉容器110、核燃料物質を含む複数の燃料集合体が装荷された炉心111、気水分離器112、蒸気乾燥器113などにより構成される。この場合、炉心111、気水分離器112、蒸気乾燥器113は、原子炉容器110内に配置される。原子炉容器110は、内部に炉心シュラウド114が配置され、炉心111を取り囲んでいる。炉心111は、内部に複数の燃料集合体が装荷され、この各燃料集合体は、下端部が炉心支持板115により支持され、上端部が上部格子板116によって保持される。気水分離器112は、上部格子板116よりも上方に配置され、蒸気乾燥器113が気水分離器112の上方に配置される。
複数の制御棒117は、下方から炉心111に挿入されるように配置される。複数の制御棒117は、制御棒案内管(図示略)内に配置され、上下方向に移動自在となり、炉心111の内部に配置されている燃料集合体間に対して出し入れされて原子炉出力が制御される。制御棒駆動機構118は、原子炉容器110の下鏡に取付けられており、各制御棒案内管内の制御棒117に連結されている。
原子炉容器110は、炉心構造物として、前述した炉心111だけでなく、気水分離器112、蒸気乾燥器113、炉心シュラウド114、炉心支持板115、上部格子板116、制御棒117などが内部に配置される。
また、原子炉容器110は、原子炉格納容器101内の底部に設けられたコンクリートマット119上に設けられた筒状のペデスタル120上に据付けられる。そして、筒状のγ線遮蔽体121が、ペデスタル120の上端に設置され、原子炉容器110の外側を取り囲んでいる。
ところで、原子力発電プラントにて、原子炉容器110の内部の炉心111などが溶融すると、溶融した燃料など溶融物が原子炉容器110の底部に堆積したり、原子炉容器110も溶融してコンクリートマット119に落下したりする。この場合、原子炉格納容器101は、内部に冷却水が供給されることで冷却され、ペデスタル120内に冷却水が貯留されることで溶融物が冷却されて固化する。固化した溶融物は、放射性廃棄物Mとして調査や回収の対象となる。
放射性廃棄物の処理装置130は、原子炉格納容器101の内部にある放射性廃棄物(デブリ)Mの調査や回収などを行うものである。原子炉建屋103は、中央部に原子炉102(原子炉容器110)を支持する原子炉格納容器101が配置され、原子炉格納容器101の外側に部屋131が設けられる。部屋131は、原子炉102の正常運転時には、作業者が被ばくすることなく安全に立ち入ることができる空間である。部屋131は、コンクリート製の壁部132により区画される。部屋131は、コンクリート構造壁を貫通して原子炉格納容器101内に連通する作業孔134が設けられる。
放射性廃棄物の処理装置130は、原子炉建屋103における部屋131に設置される。放射性廃棄物の処理装置130は、エンクロージャ20を有する。エンクロージャ20は、原子炉格納容器101の作業孔(ペネトレーション)134に連通管135を介して連結される。
<アクセス装置の構成>
本実施形態のアクセス装置10は、原子炉格納容器101の外部からペネトレーションとしての作業孔134を通して内部の被処理物としての放射性廃棄物Mにアクセスするものである。アクセス装置10は、放射性廃棄物の処理装置130を構成する一部である。
本実施形態のアクセス装置10は、原子炉格納容器101の外部からペネトレーションとしての作業孔134を通して内部の被処理物としての放射性廃棄物Mにアクセスするものである。アクセス装置10は、放射性廃棄物の処理装置130を構成する一部である。
図1は、本実施形態のアクセス装置を表す概略図である。
アクセス装置10は、アライメント装置11と、テレスコピック装置12と、チルト装置13とを備える。チルト装置13は、先端部に多軸マニピュレータ14を介して工具15を装着可能である。ここで、作業機器は、多軸マニピュレータ14と工具15である。
アクセス装置10は、エンクロージャ20の内部に配置される。エンクロージャ20は、原子炉格納容器101の外側の部屋131の床面Gに設置される。エンクロージャ20は、外部空間である部屋131と隔離された密閉空間を形成するものである。作業者は、エンクロージャ20の外部から遠隔操作、または、マニピュレータを用いて内部に配置された各種の機器を操作して作業を行うことができる。エンクロージャ20は、連通管135を介して作業孔134に連通する。この場合、エンクロージャ20と連通管135との間、または、連通管135に開閉扉を設けることが好ましい。
アライメント装置11は、エンクロージャ20の内部で水平方向に沿って移動可能である。アライメント装置11は、レール部21と、牽引部22と、調整機構23とを有する。
レール部21は、エンクロージャ20の内部の床面Gに敷設される。レール部21は、連通管135および作業孔134に平行で、且つ、平面視で連通管135および作業孔134と一直線状をなすように配置される。牽引部22は、レール部21に移動自在に支持される。牽引部22は、テレスコピック装置12の基端部が連結される。牽引部22は、レール部21上を移動することで、テレスコピック装置12を連通管135に接近する方向と連通管135から離間する方向に移動することができる。調整機構23は、牽引部22に対してテレスコピック装置12の基端部を鉛直方向および牽引部22の移動方向に直交する水平方向(幅方向)に位置調整可能である。
テレスコピック装置12は、アライメント装置11に支持される。テレスコピック装置12は、アライメント装置11によりレール部21の長手方向に移動可能である。テレスコピック装置12は、複数(本実施形態では、3本)のアーム24,25,26が長手方向に沿って互いに移動自在に連結される。但し、のアームの本数は、3本に限らず、複数本であればよい。基端アーム24は、基端部がアライメント装置11に連結される。中間アーム25は、基端アーム24に移動自在に支持される。先端アーム26は、中間アーム25に移動自在に支持される。アーム24,25,26は、鉛直方向の上方側または下方側が開口するU字断面形状をなし、互いに板厚方向に重なり合って配置される。
チルト装置13は、テレスコピック装置12の先端部に連結される。チルト装置13は、チルトアーム27を有する。チルトアーム27は、基端部が先端アーム26の先端部に上下に回動自在に連結される。チルトアーム27は、先端アーム26の水平方向に対する鉛直方向の角度を変更可能である。すなわち、チルトアーム27は、基端部が先端アーム26に回動自在に支持されており、先端部が自重により下降することで、角度を変更可能である。
チルト装置13は、先端部に多軸マニピュレータ14が連結される。多軸マニピュレータ14は、例えば、7軸駆動であるが、この構成に限定されない。多軸マニピュレータ14は、先端部に工具15を装着可能である。工具15は、例えば、切削工具、研削工具、切断工具などであるが、この構成に限定されない。
<アクセス装置の作動>
図2は、アクセス装置における伸長状態を表す側面図、図3は、アクセス装置における伸長状態を表す平面図である。
図2は、アクセス装置における伸長状態を表す側面図、図3は、アクセス装置における伸長状態を表す平面図である。
図1から図3に示すように、アクセス装置10は、アライメント装置11を作動することで、テレスコピック装置12およびチルト装置13を介して多軸マニピュレータ14および工具15を、連通管135および作業孔134を通して原子炉格納容器101の内部に移動することができる。
まず、屈曲状態にある多軸マニピュレータ14を作動させることで、多軸マニピュレータ14および工具15を連通管135および作業孔134に挿入する。次に、牽引部22をレール部21に沿って移動することで、テレスコピック装置12およびチルト装置13を連通管135および作業孔134に挿入する。
続いて、テレスコピック装置12にて、基端アーム24に対して中間アーム25を移動すると共に、中間アーム25に対して先端アーム26を移動することで、チルト装置13を介して多軸マニピュレータ14および工具15を原子炉格納容器101の内部に移動する。そして、チルト装置13にて、先端アーム26に対してチルトアーム27をチルトさせることで、多軸マニピュレータ14および工具15を下降する。その後、多軸マニピュレータ14を作動して工具15を所定の位置に移動し、工具15による各種の加工を実施する。
<アライメント装置>
図4は、アライメント装置を表す側面図、図5は、アライメント装置を表す平面図、図6は、アライメント装置を表す正面図である。
図4は、アライメント装置を表す側面図、図5は、アライメント装置を表す平面図、図6は、アライメント装置を表す正面図である。
図4から図6に示すように、アライメント装置11は、前述したように、レール部21と、牽引部22と、調整機構23とを有する。
レール部21は、一対の軌道21aを有する。牽引部22は、下部に一対の支持部22aが固定され、一対の支持部22aがレール部21における一対の軌道21aに嵌合し、移動自在に支持される。牽引部22は、幅方向の一方側に駆動部31が設けられる。駆動部31は、出力軸に駆動歯車32が固定される。駆動部31は、鉛直方向に沿う回転軸心を中心に駆動歯車32を駆動回転可能である。レール部21は、幅方向の一方側にレール部21の長手方向に沿ってラック33が固定される。ラック33は、レール部21の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動部31は、駆動歯車32がレール部21のラック33に噛み合う。
そのため、駆動部31を駆動し、駆動歯車32が正回転すると、駆動歯車32がラック33に噛み合った状態で回転し、駆動部31および駆動歯車32が搭載された牽引部22がレール部21に沿って前進する。一方、駆動部31を駆動し、駆動歯車32が逆回転すると、駆動歯車32がラック33に噛み合った状態で回転し、駆動部31および駆動歯車32が搭載された牽引部22がレール部21に沿って後退する。
調整機構23は、第1調整部23aと、第2調整部23bとを有する。第1調整部23aは、テレスコピック装置12の基端部の位置を鉛直方向に沿って調整可能である。第2調整部23bは、テレスコピック装置12の基端部の位置を水平方向(幅方向)に沿って調整可能である。
牽引部22は、前部にブラケット34が固定され、ブラケット34に一対の鉛直レール34aが鉛直方向に沿って固定される。鉛直移動部35は、ブラケット34の一対の鉛直レール34aに移動自在に支持される。また、鉛直移動部35は、前部に一対の水平レール35aが水平方向(幅方向)に沿って固定される。水平移動部36は、一対の支持部36aが固定され、一対の支持部36aが鉛直移動部35における一対の水平レール35aに嵌合し、移動自在に支持される。牽引部22は、上部に駆動部37が固定される。駆動部37は、鉛直方向に沿う回転軸心を中心にねじ軸38を駆動回転可能である。ねじ軸38は、鉛直移動部35に螺合する。牽引部22は、水平移動部36に連結部39が固定される。テレスコピック装置12は、基端アーム24の基端部が幅方向に沿う連結軸40により回動自在に連結される。
そのため、駆動部37を駆動し、ねじ軸38が正回転すると、ねじ軸38が螺合する鉛直移動部35が上昇し、水平移動部36を介して基端アーム24の基端部が上昇する。一方、駆動部37を駆動し、ねじ軸38が逆回転すると、ねじ軸38が螺合する鉛直移動部35が下降し、水平移動部36を介して基端アーム24の基端部が下降する。このとき、水平移動部36は、基端アーム24の基端部に追従するように水平方向に移動する。
また、レール部21は、先端部にサポート部材41が設けられる。レール部21は、先端部の上部にブラケット42が固定され、ブラケット42の上部に一対の水平レール42aが水平方向(幅方向)に沿って固定される。水平移動部43は、一対の支持部43aが固定され、一対の支持部43aがブラケット42における一対の水平レール42aに嵌合し、移動自在に支持される。水平移動部43は、上部に幅方向に沿うナット44が固定される。駆動部45は、水平方向(幅方向)に沿う回転軸心を中心にねじ軸46を駆動回転可能である。駆動部45は、ねじ軸46がナット44に螺合する。
そのため、駆動部31を駆動することで、牽引部22がレール部21に沿って前進または後退するとき、テレスコピック装置12の基端アーム24は、下面がサポート部材41に支持される。このとき、駆動部45が駆動し、ねじ軸46を回転することで、ナット44を介して水平移動部43を幅方向に移動し、基端アーム24に対する幅方向の支持位置を調整する。
<テレスコピック装置>
図7は、テレスコピック装置の基端部側を表す側面図、図8は、図7のVIII-VIII断面図、図9は、図7のIX-IX断面図、図10は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す側面図、図11は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す平面図、図12は、図10のXII-XII断面図、図13は、図10のXIII-XIII断面図、図14は、図10のXIV-XIV断面図である。なお、図8は、テレスコピック装置12が作業孔134で収縮した状態の断面を表し、図9は、テレスコピック装置12が原子炉格納容器101で伸長した状態の断面を表す。
図7は、テレスコピック装置の基端部側を表す側面図、図8は、図7のVIII-VIII断面図、図9は、図7のIX-IX断面図、図10は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す側面図、図11は、テレスコピック装置の先端部側およびチルト装置を表す平面図、図12は、図10のXII-XII断面図、図13は、図10のXIII-XIII断面図、図14は、図10のXIV-XIV断面図である。なお、図8は、テレスコピック装置12が作業孔134で収縮した状態の断面を表し、図9は、テレスコピック装置12が原子炉格納容器101で伸長した状態の断面を表す。
図7から図12に示すように、テレスコピック装置12は、基端アーム24と、中間アーム25と、先端アーム26とを有する。基端アーム24は、基端部がアライメント装置11に連結され、先端アーム26は、先端部にチルト装置13のチルトアーム27の基端部が連結される。
図7および図8に示すように、作業孔134は、円形孔であり、下部の内壁面に半円形状をなす支持板51が固定される。支持板51は、左右に支持台51aが固定され、左右の支持台51aの上部にそれぞれ軌道51bが固定される。基端アーム24は、所定の長さを有し、矩形の中空断面形状をなす。基端アーム24は、左右の側部に支持アーム24aが固定され、左右の支持アーム24aは、支持ローラ24bが装着される。基端アーム24は、左右の支持アーム24aに装着された左右の支持ローラ24bが左右の軌道51bに沿って移動自在に支持されることで、作業孔134の内部で移動自在に支持される。
そのため、牽引部22がレール部21に沿って前進または後退し、基端アーム24を移動させるとき、基端アーム24は、先端部が作業孔134の内部で支持されることで、常時安定して移動することができる。
図7から図9に示すように、基端アーム24は、上部に一対の軌道24cが固定される。中間アーム25は、所定の長さを有し、鉛直方向の上方が開口したU字断面形状をなす。中間アーム25は、基端アーム24の上部の内側に配置される。中間アーム25は、下部に一対の支持部25aが固定され、一対の支持部25aが基端アーム24の軌道24cに嵌合し、移動自在に支持される。基端アーム24は、長手方向の先端部側に駆動部52が設けられる。駆動部52は、基端アーム24に固定されるモータ52aを有する。モータ52aは、駆動傘歯車52bを基端アーム24の長手方向に沿う回転軸心を中心に駆動回転可能である。従動傘歯車52cと駆動歯車52dは、基端アーム24の幅方向に沿う回転軸52eにより基端アーム24に回転自在に支持される。駆動傘歯車52bは、従動傘歯車52cに噛み合う。中間アーム25は、下部に中間アーム25の長手方向に沿ってラック25bが固定される。ラック25bは、中間アーム25の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動歯車52dは、基端アーム24に支持された中間歯車52fを介して中間アーム25のラック25bに噛み合う。
そのため、モータ52aを駆動し、駆動傘歯車52bが回転すると、回転力が従動傘歯車52cから回転軸52eを介して駆動歯車52dに伝達され、さらに、中間歯車52fに伝達される。このとき、基端アーム24に設けられた中間歯車52fは、ラック25bに噛み合った状態で回転し、ラック25bを介して中間アーム25を長手方向に沿って押し出して移動する。
図10および図12に示すように、中間アーム25は、底部に一対の軌道25cが固定される。先端アーム26は、所定の長さを有し、鉛直方向の下方が開口したU字断面形状をなす。先端アーム26は、中間アーム25の内側に配置される。先端アーム26は、長手方向における所定の位置に下端部同士を連結する連結部材53が固定される。先端アーム26は、連結部材53の下部に一対の支持部26aが固定され、一対の支持部26aが中間アーム25の軌道25cに嵌合し、移動自在に支持される。先端アーム26は、長手方向の基端部に駆動部54が設けられる。駆動部54は、駆動部52とほぼ同様の構成をなす。駆動部54は、先端アーム26に固定されるモータ54aを有する。モータ54aは、駆動傘歯車54bを先端アーム26の長手方向に沿う回転軸心を中心に駆動回転可能である。従動傘歯車54cと駆動歯車54dは、先端アーム26の幅方向に沿う回転軸54eにより先端アーム26に回転自在に支持される。駆動傘歯車54bは、従動傘歯車54cに噛み合う。中間アーム25は、上部に中間アーム25の長手方向に沿ってラック25dが固定される。ラック25dは、中間アーム25の長手方向のほぼ全域に設けられる。駆動歯車54dは、先端アーム26に支持された中間歯車54fを介して中間アーム25のラック25dに噛み合う。
そのため、モータ54aを駆動し、駆動傘歯車54bが回転すると、回転力が従動傘歯車54cから回転軸54eを介して駆動歯車54dに伝達され、さらに、中間歯車54fに伝達される。このとき、先端アーム26に設けられた中間歯車54fは、ラック25dに噛み合った状態で回転することで、中間アーム25に対して先端アーム26を長手方向に沿って押し出して移動する。
<チルト装置>
図10および図11に示すように、チルト装置13は、テレスコピック装置12の先端部に連結される。チルト装置13は、チルトアーム27を有する。チルトアーム27は、基端部が先端アーム26の先端部に回動自在に連結される。チルト装置13は、テレスコピック装置12の先端アーム26に対して、チルトアーム27を傾倒可能である。
図10および図11に示すように、チルト装置13は、テレスコピック装置12の先端部に連結される。チルト装置13は、チルトアーム27を有する。チルトアーム27は、基端部が先端アーム26の先端部に回動自在に連結される。チルト装置13は、テレスコピック装置12の先端アーム26に対して、チルトアーム27を傾倒可能である。
チルト装置13は、先端アーム(支持アーム)26と、チルトアーム27と、連結軸61と、ワイヤロープ(索条)62と、チルト駆動装置63とを備える。
図10および図11、図13および図14に示すように、チルトアーム27は、所定の長さを有し、鉛直方向の上方が開口したU字断面形状をなす。チルトアーム27は、先端アーム26の内側に配置される。チルトアーム27は、基端部に上部側が傾斜するテーパ部27aを有する。先端アーム26とチルトアーム27とは、長手方向の領域Lで重なるように配置される。チルトアーム28は、テーパ部27aの基端部に左右の上端部同士を連結する支持筒27bが設けられる。連結軸61は、先端アーム26およびチルトアーム27の幅方向に沿い、先端アーム26とチルトアーム27の支持筒27bを貫通する。そのため、チルトアーム27は、基端部が先端アーム26の先端部側に回動自在に支持される。
先端アーム26は、先端部の上部にシーブ64が設けられる。シーブ64は、連結軸61より先端アーム26の先端部側に配置される。シーブ64は、左右のシーブ64A,64Bを有する。左右のシーブ64A,64Bは、先端アーム26の幅方向に並んで配置され、先端アーム26の幅方向に沿う支持軸71により先端アーム26に回転自在に支持される。シーブ64は、ワイヤロープ62を案内する。なお、索条は、ワイヤロープ62に限定されるものではない。索条を、例えば、チェーンにより構成し、シーブ64に代えてスプロケットを設けてもよい。
チルト駆動装置63は、先端アーム26に設けられ、ワイヤロープ62を長手方向に移動することで、チルトアーム27の角度を変更可能である。チルト駆動装置63は、左右のジャッキ63A,63Bを有する。左右のジャッキ63A,63Bは、同様の構成であり、先端アーム26の幅方向に並んで配置される。左右のジャッキ63A,63Bは、先端部が先端アーム26の両側にブラケット72により支持される。左右のジャッキ63A,63Bは、駆動ロッド73A,73Bを軸方向(左右のジャッキ63A,63Bの長手方向)に沿って移動可能である。ワイヤロープ62は、左右のワイヤロープ62A,62Bを有する。左右のワイヤロープ62A,62Bは、長手方向の中間部が左右のシーブ64A,64Bにより移動自在に支持される。左右のワイヤロープ62A,62Bは、基端部が駆動ロッド73A,73Bに連結され、先端部がチルトアーム27に係止部74A,74Bを介して連結される。
また、連結軸61は、先端アーム26に対してチルトアーム27を回動自在に支持するものであるが、チルトアーム27と一体に回動する。先端アーム26は、先端アーム26に対するチルトアーム27の回動位置(回動角度)を検出する回動位置検出器75が設けられる。回動位置検出器75は、外周部に歯部を有し、連結軸61の外周部に設けられた歯部と噛み合って同期回転する。回動位置検出器75は、連結軸61と同期回転することで、連結軸61と一体のチルトアーム27の回動位置を検出する。なお、チルトアーム27の上方停止位置と下方停止位置を検出する検出センサを設け、チルトアーム27を自動停止するように構成してもよい。
そのため、チルト駆動装置63としての左右のジャッキ63A,63Bを同期して駆動し、駆動ロッド73A,73Bを送り出すと、ワイヤロープ62A,62Bが送り出され、ワイヤロープ62A,62Bの先端部に連結されたチルトアーム27が連結軸61を中心に下方に回動する。一方、チルト駆動装置63としての左右のジャッキ63A,63Bを同期して駆動し、駆動ロッド73A,73Bを引き込むと、ワイヤロープ62A,62Bが牽引され、ワイヤロープ62A,62Bの先端部に連結されたチルトアーム27が連結軸61を中心に上方に回動する。
ここで、チルト駆動装置63について詳細に説明する。図15は、チルト駆動装置を表す概略図である。
チルト駆動装置63としてのジャッキ63A(63B)は、ケース81と、モータ82と、ねじ軸83と、移動体84とを有する。ケース81は、中空形状をなし、長手方向の一端部にモータ82が固定される。モータ82は、出力軸82aを有し、先端部がケース81の内部に延出され、ねじ軸83が連結される。移動体84は、ケース81の内部に配置され、キー85により長手方向に沿って移動自在に支持される。移動体84は、円筒形状をなし、内面にめねじ部84aが設けられる。ねじ軸83は、移動体84のめねじ部84aに螺合する。また、移動体84は、駆動ロッド73A(73B)が固定され、駆動ロッド73A(73B)は、ワイヤロープ62A,62Bが連結される。ここで、モータ82の回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部は、ねじ軸83と移動体84とにより構成される。
そのため、モータ82が駆動すると、ねじ軸83が回転する。ねじ軸83が回転すると、ねじ軸83にめねじ部84aを介して螺合する移動体84がキー85により軸方向に移動する。すると、移動体84に駆動ロッド73A(73B)を介して連結されたワイヤロープ62A,62Bが軸方向に移動する。
なお、チルト駆動装置63としてのジャッキ63A(63B)は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、ねじ軸83と移動体84との間に遊星歯車機構などの減速機構を介在させてもよい。また、チルト駆動装置63としてのジャッキ63A(63B)を、例えば、油圧シリンダにより構成し、油圧サーボポンプにより作動するように構成してもよい。
本実施形態のアクセス装置10は、エンクロージャ20からテレスコピック装置12、チルト装置13、多軸マニピュレータ14まで、電力ケーブルや制御ケーブルなどが延出される。この場合、エンクロージャ20からテレスコピック装置12を介してチルト装置13のチルト駆動装置63までは、先端アーム26の内側の空間部に電力ケーブルや制御ケーブルなどを配置すればよい。また、エンクロージャ20からテレスコピック装置12およびチルト装置13を介して多軸マニピュレータ14までは、中間アーム25と先端アーム26との間の空間部に電力ケーブルや制御ケーブルなどを配置すればよい。この場合、チルト駆動装置63が上述した構成であることから、小型化が可能となり、電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置スペースを確保できる。
<放射性廃棄物の回収作業>
図16は、放射性廃棄物の回収作業を表すアクセス装置の概略図である。
図16は、放射性廃棄物の回収作業を表すアクセス装置の概略図である。
図16に示すように、原子炉格納容器101は、壁部に作業孔134が設けられ、作業孔134は、連通管135を介してエンクロージャ20(図1参照)に連結される。ペデスタル120は、壁部に作業孔141が形成される。原子炉格納容器101の作業孔134(連通管135)とペデスタル120の作業孔141との間にスロープ142が設置される。但し、本実施形態の放射性廃棄物の処理装置130を適用した場合、スロープ142がなくてもよい。また、原子炉102におけるドライウェル105のコンクリートマット119上に放射性廃棄物Mが存在する。このような状態にて、アクセス装置10を用いて多軸マニピュレータ14および工具15を連通管135、作業孔134,141からドライウェル105に延出し、放射性廃棄物Mの回収作業を行う。
図1に示すように、アクセス装置10は、エンクロージャ20の内部に配置され、作業者は、エンクロージャ20の外部から遠隔でアクセス装置10を操作する。まず、屈曲状態にある多軸マニピュレータ14を作動させ、多軸マニピュレータ14および工具15を連通管135および作業孔134に挿入する。次に、牽引部22をレール部21に沿って移動することで、テレスコピック装置12およびチルト装置13を連通管135および作業孔134に挿入する。
図2に示すように、続いて、テレスコピック装置12にて、基端アーム24に対して中間アーム25を前進させると共に、中間アーム25に対して先端アーム26を前進させ、チルト装置13を介して多軸マニピュレータ14および工具15を原子炉格納容器101の内部に移動する。図16に示すように、アクセス装置10は、テレスコピック装置12、チルト装置13、多軸マニピュレータ14に照明やカメラが装着されており、作業者は、カメラが撮影した映像を見ながら、チルト装置13や多軸マニピュレータ14を操作する。
多軸マニピュレータ14および工具15が原子炉格納容器101の内部に移動すると、チルト装置13にて、先端アーム26に対してチルトアーム27を傾倒して多軸マニピュレータ14および工具15を下降させる。そして、テレスコピック装置12やチルト装置13を作動させることで、多軸マニピュレータ14および工具15を作業孔141を通過させる。その後、多軸マニピュレータ14を作動して工具15を所定の位置に移動し、工具15による放射性廃棄物Mに対する各種の加工を実施する。
[実施形態の作用効果]
第1の態様に係るチルト装置は、先端アーム(支持アーム)26と、チルトアーム27と、先端アーム26とチルトアーム27とを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸61と、中間部が先端アーム26またはチルトアーム27に案内されて一端部が先端アーム26とチルトアーム27のいずれか一方に連結されるワイヤロープ(索条)62と、先端アーム26とチルトアーム27のいずれか他方に設けられてワイヤロープ62の他端部をワイヤロープ62の長手方向に移動することでチルトアーム27の角度を変更可能なチルト駆動装置63とを備える。
第1の態様に係るチルト装置は、先端アーム(支持アーム)26と、チルトアーム27と、先端アーム26とチルトアーム27とを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸61と、中間部が先端アーム26またはチルトアーム27に案内されて一端部が先端アーム26とチルトアーム27のいずれか一方に連結されるワイヤロープ(索条)62と、先端アーム26とチルトアーム27のいずれか他方に設けられてワイヤロープ62の他端部をワイヤロープ62の長手方向に移動することでチルトアーム27の角度を変更可能なチルト駆動装置63とを備える。
本実施形態では、ワイヤロープ62を先端アーム26で案内し、一端部をチルトアーム27に連結し、チルト駆動装置63を先端アーム26に設け、ワイヤロープ62の他端部を長手方向に移動可能としている。但し、ワイヤロープ62をチルトアームで案内してもよい。また、ワイヤロープ62の一端部を先端アーム26に連結し、チルト駆動装置63をチルトアーム27に設け、ワイヤロープ62の他端部を長手方向に移動可能としてもよい。さらに、2組のワイヤロープ62A,62Bおよびジャッキ(チルト駆動装置)63A,63Bのうち、ワイヤロープ62Aの一端部をチルトアーム27に連結し、ジャッキ63Aを先端アーム26に設け、ワイヤロープ62Bの一端部を先端アーム26に連結し、ジャッキ63Bをチルトアーム27に設け、ジャッキ63A,63Bを同期駆動するように構成してもよい。
第1の態様に係るチルト装置によれば、先端アーム26とチルトアーム27とを連結軸61により回動自在に連結し、先端アーム26とチルトアーム27のいずれか他方にチルト駆動装置63を設け、ワイヤロープ62を長手方向に移動することで、チルトアーム27の角度を変更可能としている。すなわち、チルト駆動装置63がワイヤロープ62を長手方向に移動することで、チルトアーム27の角度を変更することができる。そのため、チルト駆動装置63の簡素化および小型化を図ることができる。また、チルト駆動装置63がワイヤロープ62を介してチルトアーム27を支持する支持力が小さくなり、負荷を低減することで高い信頼性を確保することができる。
一般に、先端アーム26に対してチルトアーム27をチルト可能に連結する場合、連結部にモータなどの駆動部を設ける。しかし、この構造では、駆動部がチルトアーム27の基端部を支持する片持ち構造となり、駆動部は、大きな出力トルクが必要になり、大型化してしまう。駆動部が大型化すると、先端アーム26側からチルトアーム27側に通す電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置スペースがなくなり、電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置が困難となる。その結果、信頼性も低下してしまう。
第2の態様に係るチルト装置は、ワイヤロープ62およびチルト駆動装置63を、先端アーム26またはチルトアーム27の水平方向に複数組並んで配置する。これにより、チルト装置13の多重化を図ることができ、信頼性を向上することができる。
第3の態様に係るチルト装置は、チルト駆動装置63として、モータ82と、モータ82の回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部としてのねじ軸83および移動体84と、駆動力変換部により変換された直線移動力により軸方向に移動可能な駆動ロッド73とを設け、駆動ロッド73の先端部にワイヤロープ62の基端部を連結する。これにより、チルト駆動装置63における幅方向の寸法を小さくすることができ、チルト駆動装置63と先端アーム26またはチルトアーム27との間に電力ケーブルや制御ケーブルなどの配置する空間部を確保することができる。
第4の態様に係るチルト装置は、先端アーム26またはチルトアーム27に、連結軸61より先端部側にワイヤロープ62を案内するシーブ64を水平方向に沿う支持軸71により回転自在に設ける。これにより、ワイヤロープ62を安定して案内することができ、チルトアーム27の作動性を向上することができる。
第5の態様に係るチルト装置は、先端アーム26を鉛直方向の下方側が開口するU字断面形状とし、チルトアーム27を鉛直方向の上方側が開口するU字断面形状とし、先端アーム26の内部にチルトアーム27を配置する。これにより、先端アーム26とチルトアーム27を効率良く配置することで、小型化を可能とすることができる。
第6の態様に係るチルト装置は、先端アーム26に対するチルトアーム27の回動位置を検出する回動位置検出器75を設ける。これにより、チルトアーム27の回動位置を常時把握することができ、操作性を向上させることができる。
第7の態様に係るチルト装置は、先端アーム26およびチルトアーム27を原子炉格納容器101の作業孔(ペネトレーション)134を通過可能とする。これにより、例えば、放射性廃棄物Mの回収装置に適用することができる。
第8の態様に係るアクセス装置は、原子炉格納容器101の外部から作業孔(ペネトレーション)134を通して内部の放射性廃棄物(被処理物)Mにアクセスするアクセス装置10であって、原子炉格納容器101の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置11と、アライメント装置11に支持されると共に複数のアーム24,25,26が長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコピック装置12と、テレスコピック装置12の先端部に連結されるチルト装置13とを備える。
第8の態様に係るアクセス装置によれば、アライメント装置11によりテレスコピック装置12およびチルト装置13を作業孔134から原子炉格納容器101に移動することができ、テレスコピック装置12によりチルト装置13を原子炉格納容器101の所望の位置に移動することができ、チルト装置13により多軸マニピュレータ14および工具15を下降することができ、作業性を向上することができる。また、チルト装置13の簡素化および小型化を図ることができると共に、高い信頼性を確保することができる。
第9の態様に係るアクセス装置は、アライメント装置11として、原子炉格納容器101の外部に敷設されたレール部21と、レール部21に移動自在に支持されると共にテレスコピック装置12の基端部が連結される牽引部22と、牽引部22に対してテレスコピック装置12の基端部を鉛直方向および牽引部22の移動方向に直交する水平方向に位置調整可能な調整機構23とを設ける。これにより、テレスコピック装置12およびチルト装置13を安定して移動することができる。
第10の態様に係るアクセス装置は、複数のアーム24,25,26を鉛直方向の上方側または下方側が開口するU字断面形状とし、互いに板厚方向に重なり合って配置する。これにより、複数のアーム24,25,26を効率良く配置することで、小型化を可能とすることができる。
第11の態様に係るアクセス装置は、チルト装置13の先端部に多軸マニピュレータ14を介して工具15を装着可能である。これにより、各種の作業を効率良く実施することができる。
なお、上述した実施形態では、チルト装置13を放射性廃棄物Mに対してアクセスするアクセス装置10に適用して説明したが、この構成に限定されるものではない。放射性廃棄物M以外の被処理物を処理する処理装置に適用することもできる。
10 アクセス装置
11 アライメント装置
12 テレスコピック装置
13 チルト装置
14 多軸マニピュレータ
15 工具
20 エンクロージャ
21 レール部
22 牽引部
23 調整機構
23a 第1調整部
23b 第2調整部
24 基端アーム
25 中間アーム
26 先端アーム(支持アーム)
27 チルトアーム
31 駆動部
32 駆動歯車
33 ラック
34 ブラケット
35 鉛直移動部
36 水平移動部
37 駆動部
38 ねじ軸
39 連結部
40 連結軸
41 サポート部材
42 ブラケット
43 水平移動部
44 ナット
45 駆動部
46 ねじ軸
51 支持板
52 駆動部
53 連結部材
54 駆動部
61 連結軸
62,62A,62B ワイヤロープ(索条)
63 チルト駆動装置
63A,63B ジャッキ
64,64A,64B シーブ
71 支持軸
72 ブラケット
73A,73B 駆動ロッド
74A,74B 係止部
75 回動位置検出器
100 沸騰水型原子炉
101 原子炉格納容器
102 原子炉
103 原子炉建屋
134 作業孔(ペネトレーション)
135 連通管
M 放射性廃棄物
11 アライメント装置
12 テレスコピック装置
13 チルト装置
14 多軸マニピュレータ
15 工具
20 エンクロージャ
21 レール部
22 牽引部
23 調整機構
23a 第1調整部
23b 第2調整部
24 基端アーム
25 中間アーム
26 先端アーム(支持アーム)
27 チルトアーム
31 駆動部
32 駆動歯車
33 ラック
34 ブラケット
35 鉛直移動部
36 水平移動部
37 駆動部
38 ねじ軸
39 連結部
40 連結軸
41 サポート部材
42 ブラケット
43 水平移動部
44 ナット
45 駆動部
46 ねじ軸
51 支持板
52 駆動部
53 連結部材
54 駆動部
61 連結軸
62,62A,62B ワイヤロープ(索条)
63 チルト駆動装置
63A,63B ジャッキ
64,64A,64B シーブ
71 支持軸
72 ブラケット
73A,73B 駆動ロッド
74A,74B 係止部
75 回動位置検出器
100 沸騰水型原子炉
101 原子炉格納容器
102 原子炉
103 原子炉建屋
134 作業孔(ペネトレーション)
135 連通管
M 放射性廃棄物
Claims (11)
- 支持アームと、
チルトアームと、
前記支持アームと前記チルトアームとを回動自在に連結する水平方向に沿う連結軸と、
中間部が前記支持アームまたは前記チルトアームに案内されて一端部が前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか一方に連結される索条と、
前記支持アームと前記チルトアームの少なくともいずれか他方に設けられて前記索条の他端部を前記索条の長手方向に移動することで前記チルトアームの角度を変更可能なチルト駆動装置と、
を備えるチルト装置。 - 前記索条および前記チルト駆動装置は、前記支持アームまたは前記チルトアームの水平方向に複数組並んで配置される、
請求項1に記載のチルト装置。 - 前記チルト駆動装置は、モータと、前記モータの回転力を直線移動力に変換する駆動力変換部と、前記駆動力変換部により変換された直線移動力により軸方向に移動可能な駆動ロッドとを有し、前記駆動ロッドの先端部に前記索条の基端部が連結される、
請求項1または請求項2に記載のチルト装置。 - 前記支持アームまたは前記チルトアームは、前記連結軸より先端部側に索条を案内するシーブが水平方向に沿う支持軸により回転自在に設けられる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のチルト装置。 - 前記支持アームは、鉛直方向の下方側が開口するU字断面形状をなし、前記チルトアームは、鉛直方向の上方側が開口するU字断面形状をなし、前記支持アームの内部に前記チルトアームが配置される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のチルト装置。 - 前記支持アームに対する前記チルトアームの回動位置を検出する回動位置検出器が設けられる、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のチルト装置。 - 前記支持アームおよび前記チルトアームは、原子炉格納容器のペネトレーションを通過可能である、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のチルト装置。 - 原子炉格納容器の外部からペネトレーションを通して内部の被処理物にアクセスするアクセス装置であって、
原子炉格納容器の外部で水平方向に沿って移動可能なアライメント装置と、
前記アライメント装置に支持されると共に複数のアームが長手方向に沿って互いに移動自在に連結されるテレスコピック装置と、
前記テレスコピック装置の先端部に連結される請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のチルト装置と、
を備えるアクセス装置。 - 前記アライメント装置は、原子炉格納容器の外部に敷設されたレール部と、前記レール部に移動自在に支持されると共に前記テレスコピック装置の基端部が連結される牽引部と、前記牽引部に対して前記テレスコピック装置の基端部を鉛直方向および前記牽引部の移動方向に直交する水平方向に位置調整可能な調整機構とを有する、
請求項8に記載のアクセス装置。 - 前記複数のアームは、鉛直方向の上方側または下方側が開口するU字断面形状をなし、互いに板厚方向に重なり合って配置される、
請求項8または請求項9に記載のアクセス装置。 - 前記チルト装置は、先端部に多軸マニピュレータを介して工具を装着可能である、
請求項8から請求項10のいずれか一項に記載のアクセス装置。
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