JP4439404B2

JP4439404B2 - 据付け芯位置計測装置

Info

Publication number: JP4439404B2
Application number: JP2005007075A
Authority: JP
Inventors: 順一高林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: JP2006194750A

Description

本発明は構造物の鉛直方向据付け精度を測定するための据付け芯位置計測装置に係り、特に原子炉の炉内構造物や炉心シュラウド交換工事等における据付け精度の計測に好適な据付け芯位置計測装置に関する。

従来、構造物の据付け、例えば原子炉の炉内構造物や炉心シュラウド交換工事等のように、遠隔操作による据付け工事においては、鉛直方向での芯位置測定を行うために下げ振りが使用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、自動鉛直装置にカメラを取付け、このカメラによってターゲットを確認する構造も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、これらの方法では下げ振りの振れ止めに時間を要するうえ、測定部の位置関係によって接近が困難となり、芯位置測定が困難な場合もある。さらに、その測定精度も±０．５ｍｍ程度が限界であり、高い据付け精度が要求される場合には適用に不向きであった。
特開平８−１５２４９５号公報特開平１０−２８２２９０号公報特開２０００−３０４８９２号公報

上述の従来の技術においては、高精度の測定が不可能なため、光学系を用いたテレスコープなどを用い、高精度水準器にて精度よく鉛直に視軸をあわせるなどの手段により測定を実施してきた。

しかし、テレスコープによる測定は測定者の技量により精度がばらつくうえ、高精度水準器による鉛直出しが全ての測定精度に影響するため、熟練者による測定が必要であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、特に熟練を必要とすることなく、簡便に高精度の測定、検査が実施できる据付け芯位置計測装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、構造物の据付時における鉛直方向の芯位置を測定する据付け芯位置計測装置であって、前記構造物の据付け位置に挿入される下げ振りと、この下げ振りの下部に一体に設けられた芯ズレ量測定用スケール付き透過型ターゲットと、これら下げ振りおよびターゲットの下方に一体に設けられたカメラとを備え、炉心支持板の上面レベルに当たる位置にワイヤ固定具により下げ振り用ワイヤの固定点を一致させるとともに、測定すべき基準点を炉心支持板レベルと一致させて前記構造物の基準部および測定部を設定し、前記構造物の基準部および測定部に前記下げ振りおよび前記ターゲットを取付け、前記下げ振りからターゲットまでの全体を筒体によって密閉構造とし、かつ前記筒体の内部に透明液体を充填させるとともに、前記筒体の外周側の少なくとも下部を外筒で囲み、前記筒体を前記外筒に対して水平方向に位置調整可能とし、前記カメラで前記ターゲットのスケールと前記下げ振りの先端位置とを同時に観察することにより、据付け芯位置の遠隔計測を可能としたことを特徴とする据付け芯位置計測装置を提供する。

請求項２に係る発明では、構造物の据付時における鉛直方向の芯位置を測定する据付け芯位置計測装置であって、前記構造物の据付け位置に挿入される下げ振りと、この下げ振りの下部に一体に設けられた芯ズレ量測定用スケール付き透過型ターゲットと、これら下げ振りおよびターゲットの下方に一体に設けられたカメラとを備え、炉心支持板の上面レベルに当たる位置にワイヤ固定具により下げ振り用ワイヤの固定点を一致させるとともに、測定すべき基準点を炉心支持板レベルと一致させて前記構造物の基準部および測定部を設定し、前記構造物の基準部および測定部に前記下げ振りおよび前記ターゲットを取付け、前記ターゲットのスケール表示は、前記カメラの視野角に基づく前記ターゲット上のスケール読み値と実際のスケール位置との間に生じるズレ量を補正した表示とした請求項１記載の据付け芯位置計測装置を提供する。

本発明によれば、基準となるスケールを施した透過型のターゲットを下げ振り下部に配置し、このターゲットの下方からカメラでターゲットのスケールと下げ振り先端位置を同時に観察することにより、カメラの映像系による拡大観察が可能となる。したがって、映像上から精度よく芯ズレ量を読み取ることができ、構造物の据付に対して高精度で芯位置を測定することができ、特に熟練を必要とすることなく簡便に高精度の測定、検査が実施できるようになる。

以下、本発明に係る据付け芯位置計測装置の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態による据付け芯位置計測装置を沸騰水型原子炉（以下、「ＢＷＲ」という。）の制御棒駆動機構ハウジング（以下、「ＣＲＤハウジング」という。）の炉心支持板に対し、芯位置測定のために据付けた状態を示す説明図である。また、図２は、ＣＲＤハウジングを含むＢＷＲの原子炉圧力容器全体の概要を示す構成図である。

図２に示すように、原子炉圧力容器１の炉心シュラウド２に取付けられている上部格子板３と炉心支持板４との間に、燃料集合体５が燃料支持金具６を介して設置されている。燃料集合体５の核反応は制御棒７を制御棒駆動機構（以下、「ＣＲＤ」という。）９で燃料５間に挿入することによって制御される。この挿入をスムーズに実施するため、ＣＲＤ９を収納するＣＲＤハウジング８を炉心支持板４に対して高い芯位置精度で据付ける必要がある。

図１に示すように、本実施形態の据付け芯位置計測装置１０は、筒体である外筒１１および内筒１２を有し、これらがＣＲＤハウジング８の炉心支持板４に対する芯位置測定のために据付けられるようになっている。すなわち、据付け芯位置計測装置１０の上部には炉心支持板アダプタ１３が取付けられ、炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用開口部４ｂに挿入、位置決めされている。

また、この炉心支持板アダプタ１３の切り欠き部１３ａがガイドピン４ａとかみ合っているため、回転方向も同時に位置決めされる。炉心支持板４の上面レベルに当たる位置にワイヤ固定具２１により下げ振り用ワイヤ１６の固定点が一致する設計としてあり、測定すべき基準点が炉心支持板４レベルと一致するようになっている。

据付け芯位置計測装置１０の下部にはＣＲＤハウジングアダプタ１４が取付けられている。このＣＲＤハウジングアダプタ１４下部は、球面座１４ａとなっているため、円錐面状のＣＲＤハウジング８の頂部８ａに、この部分が着座することにより、自動的にターゲット１７部がＣＲＤハウジング８センターに位置決めされる。

下げ振り１５は、ワイヤ１６を介してワイヤ固定具２１により固定され、このワイヤ固定具２１が内筒１２に取付けられている。内筒１２の下端部は透明になっており、その中央にターゲット１７が固定されている。内筒１２内には、透明な液体である低粘度のシリコンオイル１９が充填され、この液体によるダンパ効果で下げ振り１５のゆれが即座に収拾される。

また、内筒１２の上端部は、外筒１１に固定され、内筒１２の下端部は、調整ねじ２０により径方向の位置調整が可能な状態で外筒１１に固定される。内筒１２の下側にはカメラ１８が固定され、ターゲット１７を介して下げ振り１５を観察している。カメラ１８で撮影した下げ振り１５位置の映像はカメラ１８に接続されたケーブル２３を介し、モニタ５２で直接確認されるとともに、画像解析器５１でターゲットに対する下げ振り位置が計算され、表示される。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、炉心支持板アダプタ１３による炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用開口部４ｂでの位置決め状態を示している。炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用開口部４ｂの内周面に、炉心支持板アダプタ１３に設けた２箇所のガイド３２が接触し、また、プランジャ３１が開口部４ｂの反対を押すことにより、常に三点支で装置を炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用の開口部４ｂの中心に位置決めすることができる。また、炉心支持板アダプタ１３のピンガイド溝３３が炉心支持板４のガイドピン４ａにかみ合っている。これにより、据付け芯位置計測装置１０の回転方向が拘束され、回転方向の位置決めがされる。なお、ケーブル２３は、ケーブルコネクタ２４により炉心支持アダプタ１３に支持されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、カメラ１８による視認性を向上する手段、すなわち下げ振り１５の先端の中心位置識別パターンの構成を示している。この図４（Ａ）、（Ｂ）に示すよいに、下げ振り１５先端１５ａは平坦となっており、この平坦な部位にセンター指示パターン３５が表示されている。このセンター指示パターン３５の表示により、通常の下げ振りの頂点部より、はるかにカメラ１８による下げ振り１５指示位置の識別性が向上する。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、ターゲット１７に施されるスケール１７ａを示している。この図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態ではスケール１７ａを方眼タイプのスケールとすることにより、モニタ５２表示の目視による下げ振り１５の位置確認精度を向上することが可能となる。

実際の下げ振り１５の先端位置は、ターゲット１７の表面と同一とすることができず、必ず隙間が必要となる。このため、通常のカメラ１８はレンズの画角により、図６に示すように、下げ振り１５の中心からのズレ量ｔと、カメラ１８によりターゲット１７のスケール１７ａ上に映る下げ振り１５位置との間には、ズレΔｔが生じる。このズレΔｔは中心からのズレ量ｔと比例することから、カメラ１８とターゲット１７と下げ振り１５との距離関係を一定とし、ターゲット１７のスケール１７ａを予めズレの比率に合わせて表示することにより、実際の下げ振り１５位置を直接読み取ることが可能となる。

次に、本実施形態における炉心支持板４に対するＣＲＤハウジング８の芯位置測定手順について説明する。

まず、炉心支持板４とＣＲＤハウジング８上部との位置関係を模擬した図示しない校正架台に据付け芯位置計測装置１０を据付け、下げ振り１５の位置を読み取る。次に同校正架台上に据付け芯位置計測装置１０を１８０゜回転させて据付け、再度下げ振り１５の位置を読み取り、下げ振り１５の位置が正規位置と１８０゜回転位置との調度中間になるように模擬ＣＲＤハウジング上部をＸ−Ｙテーブルを動かす。この操作を繰り返すことにより、１８０゜回転して下げ振り１５が同一位置を示すよう調整する。この調整位置が下げ振り１５の芯の鉛直が出た状態となるため、調整ねじ２０で内筒１２を動かし、下げ振り１５にターゲット１７の０点位置が一致するように調整する。これにより、０点校正が完了する。

そこで、吊耳２２をホイストなどで吊り、炉内へ吊り下ろし、炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用開口部６ａを通過させてＣＲＤハウジング８頂部に着座させる。この時炉心支持板アダプタ１３のピンガイド溝３３が炉心支持板４のガイドピン４ａにかみ合うようにする。

以上の操作により、測定準備完了となるので、カメラ１８回りに付けられた照明を点灯し、カメラ１８を作動させて下げ振り１５の影像をモニタ５２に写す。

このときの下げ振り１５のターゲット１７におけるスケール１７ａ上の読み値が、炉心支持板４の燃料支持金具６据付け用開口部に対する、ＣＲＤハウジング８頂部の芯ズレ量となる。この影像は画像解析器５１により画像処理されることにより、精度良く具体的な芯ズレ量の数値を得ることが可能となる。

以上の実施形態によれば、下げ振り１５の下部に芯ズレ量を測定するスケール１７ａ付きの透過型ターゲット１７を介してカメラ１８が設置されているので、構造物の据付時における鉛直方向芯位置測定を実施する場合には、カメラ１８でターゲット１７のスケール１７ａと下げ振り１５の先端位置とを同時に観察することにより、遠隔操作により精度の高い据付け芯位置の計測が可能となる。

また、下げ振り１５の取付け部からターゲット１７およびカメラ１８まで一体化されており、下げ振り取付け部およびターゲット取付け部が、据付け構造物における基準部および測定部にガタ無く据付けられる構造となっているので、取付けおよび取外しを繰り返しても、常に同一条件で計測を実施することができる。

また、下げ振り１５の固定部からターゲット１７までを密閉構造とし、内部に透明な液体１９を充填させることにより、この液体１９によるダンパ効果により下げ振り１５の振動が抑制され、その結果、精度の高い据付け芯位置の計測が可能となる。

なお、液体１９として上述した低粘度のオイルを用いることにより、下げ振り１５の振れを早期に収拾させることができるとともに、視認性低下の原因となる気泡の発生を回避することができる。

また、下げ振り１５からターゲット１７まで一体型構造とすることにより、下げ振り１５の取付け部が基準センターに無く、また下げ振り１５の取付け部とターゲット１７の０点がズレていても、正確に芯が出ている模擬基準部と模擬測定部とを持つ校正スタンドを用いることにより、真直時のターゲット１７の指示位置を真直０点位置とすることにより、精密な装置０点調整が不要となる。

また、校正スタンドの模擬測定部を可動式とし、０点校正時に一旦装置を据付けてターゲット１７の指示値を読み、次に装置を１８０゜回転させて同様にターゲット１７の指示値を読み、この読み値の差の中心となるように模擬測定部を動かすことにより、校正スタンドの正確な真直出しも不要となる。

さらに、下げ振り１５の固定部からターゲット１７までの密閉構造の外側に上部位置決め部からカメラ１８の取付け部までが一体となる二重構造とし、内側密閉構造部の下部は外側構造部に対して水平面方向位置の調整が可能状態で固定できる構造とすることにより、真直０点校正時にズレたターゲット１７の０位置を修正することができる。

また、下げ振り１５のカメラ１８側を向く中心点を示す部位は平面となっており、かつ中心点を明確に示すためのマークが施されていることにより、カメラ１８による中心点認識性能を向上することができる。

また、カメラ１８には、レンズ回りにリング状に照明を配置したことにより、ターゲット１７および下げ振り１５の視認性を向上することができる。そして、リング状照明は発熱量の少ないＬＥＤ照明とすることにより、カメラ１８、ターゲット１７および装置構造への熱による影響を低減または皆無とすることができる。

さらにまた、ターゲット１７と下げ振り１５の間は若干離れているため、カメラ１８の視野角によりターゲット１７上のスケール１７ａ読み値と実際の下げ振り１５移動量にはズレが生じるが、ターゲット１７上にこのズレ量をあらかじめ補正したスケール１７ａを表示させることにより、実際の下げ振り１５移動量を正確に読取ることができる。

また、ターゲット１７取付けワイヤの長さを調整できる構造を有することにより、ターゲット１７と下げ振り１５の間の距離を常に一定にすることができる。

また、カメラ１８に取付けられるレンズは、テレセントリックレンズとすることにより、視野角による測定値のズレの影響をなくすることができる。

また、カメラ１８で得た映像をパターン解析し、画素単位で芯位置評価することにより、１／１００ｍｍ精度で芯ズレ量を測定することができる。

また、上記のように外筒等により一体化構造部分を完全な密閉構造とすることにより、水中での適用も可能となる。

また、据付構造物における基準部および測定部への位置決め部はアダプタ構造となっていることにより、構造物据付けの各段階で取り合い形状が変化しても同一条件で芯ズレ量を測定することができる。

なお、以上の原子炉圧力容器についての実施形態のほか、本発明は他の各種構造物の据付けに対する芯位置測定を実施する場合に広く適用することができる。

本発明に係る据付け芯位置計測装置の一実施形態を示す全体構成図。本発明の実施形態として適用される原子炉内構造物を示す概略図。（Ａ）は図１に示す炉心支持アダプタの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ底面図。（Ａ）は図１に示す下げ振りの側面図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図。（Ａ）は図１に示すターゲットのスケールの一例を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の「イ」部拡大図。図１に示す下げ振りとターゲットとのズレを示す説明図。

符号の説明

１原子炉圧力容器
２原子炉圧力容器
３上部格子板
４炉心支持板
４ａガイドピン
４ｂ開口部
５燃料集合体
６燃料支持金具
７制御棒
８ＣＲＤハウジング
８ａ頂部
９制御棒駆動機構
１０据付け芯位置計測装置
１１筒体（外筒）
１２筒体（内筒）
１３炉心支持板アダプタ
１３ａ切り欠き部
１４ＣＲＤハウジングアダプタ
１６下げ振り用ワイヤ
１４ａ球面座
１５下げ振り
１６ワイヤ
１７ターゲット
１７ａスケール
１８カメラ
１９液体（シリコンオイル）
２０調整ねじ
２１ワイヤ固定具
２２吊耳
２３ケーブル
２４ケーブルコネクタ
３１プランジャ
３２ガイド
３３ピンガイド溝
３５センター指示パターン
５１画像解析器
５２モニタ

Claims

構造物の据付時における鉛直方向の芯位置を測定する据付け芯位置計測装置であって、前記構造物の据付け位置に挿入される下げ振りと、この下げ振りの下部に一体に設けられた芯ズレ量測定用スケール付き透過型ターゲットと、これら下げ振りおよびターゲットの下方に一体に設けられたカメラとを備え、炉心支持板の上面レベルに当たる位置にワイヤ固定具により下げ振り用ワイヤの固定点を一致させるとともに、測定すべき基準点を炉心支持板レベルと一致させて前記構造物の基準部および測定部を設定し、前記構造物の基準部および測定部に前記下げ振りおよび前記ターゲットを取付け、前記下げ振りからターゲットまでの全体を筒体によって密閉構造とし、かつ前記筒体の内部に透明液体を充填させるとともに、前記筒体の外周側の少なくとも下部を外筒で囲み、前記筒体を前記外筒に対して水平方向に位置調整可能とし、前記カメラで前記ターゲットのスケールと前記下げ振りの先端位置とを同時に観察することにより、据付け芯位置の遠隔計測を可能としたことを特徴とする据付け芯位置計測装置。
構造物の据付時における鉛直方向の芯位置を測定する据付け芯位置計測装置であって、前記構造物の据付け位置に挿入される下げ振りと、この下げ振りの下部に一体に設けられた芯ズレ量測定用スケール付き透過型ターゲットと、これら下げ振りおよびターゲットの下方に一体に設けられたカメラとを備え、炉心支持板の上面レベルに当たる位置にワイヤ固定具により下げ振り用ワイヤの固定点を一致させるとともに、測定すべき基準点を炉心支持板レベルと一致させて前記構造物の基準部および測定部を設定し、前記構造物の基準部および測定部に前記下げ振りおよび前記ターゲットを取付け、前記ターゲットのスケール表示は、前記カメラの視野角に基づく前記ターゲット上のスケール読み値と実際のスケール位置との間に生じるズレ量を補正した表示とした請求項１記載の据付け芯位置計測装置。