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発明の名称 放射性を有する格子構造物の切断方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10443(P2007−10443A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−190867(P2005−190867)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
発明者 石ヶ森 勲 / 泉 清志 / 足立 浩一
要約 課題

原子力発電所の機器貯蔵プールの水中で、放射化した上部格子板を廃棄する前に細断する際の切断を効率的に行う。

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
原子燃料集合体が挿入される複数の開口を有する格子部と、前記格子部の周囲を取囲み、前記格子部に取付けられたリム胴とを備えた炉心格子板を、水中で複数の切断片に切断する炉心格子板の切断方法において、
前記炉心格子板の格子部を、前記原子燃料集合体に面する前記開口の一辺を形成する前記格子部分と、前記一辺の両端で前記一辺と互いに反対方向の角度を成して連続する他の二辺の少なくとも一部分を含む形状に切断する事を特徴とする炉心支持板の切断方法。
【請求項2】
請求項1において、前記格子部の切断は、前記格子部のある交差部を前記格子板部に対して斜め方向に切断する第1切断部と、及び前記ある交差部と隣り合う前記格子部の他の交差部との間に位置するように設定した第2切断部とで行う事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項3】
原子燃料集合体が挿入される複数の開口を有する格子部と、前記格子部の周囲を取囲み、前記格子部に取付けられたリム胴とを備えた炉心格子板を機器貯蔵プールの水中に置き、
前記格子部にマニピュレータで支持した切断ノズルを対向させ、
前記水中で前記切断ノズルから吐出させたアブレシブウォータージェットを前記格子部に当てて複数の切断片に切断する炉心支持板の切断方法において、
前記原子燃料集合体に面する前記開口の一辺と、前記一辺の両端部で互いに反対方向に折れ曲がってつながる前記開口の2辺の少なくとも一部分とから成る形状に前記格子部を切断する事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項4】
請求項3において、
同一の前記格子部の開口内に挿入した前記切断ノズルからのアブレシブウォータージェットを用いて、
前記格子部の格子の交差部を格子板に対して斜めの第1切断部と、
前記第1切断部に隣接する前記格子部の隅部が、前記第1切断部との間の途中に位置するように設定した第2切断部と、
を切断する事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項5】
請求項4において、前記第1切断部と第2切断部との各切断を実施する際に前記切断ノズルを進行させる進行方向を前記第1切断部と第2切断部とで互いに逆向きにして切断する事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項6】
請求項4又は請求項5において、前記切断ノズルを前記マニピュレータで水平方向へ回転させて、前記第1切断部と第2切断部とのいずれかの切断部に前記切断ノズルの向きを合わせる事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項7】
請求項4又は請求項5において、前記切断ノズルを前記マニピュレータで水平方向へ平行移動させて、前記第1切断部と第2切断部とのいずれかの切断部に前記切断ノズルの向きを合わせる事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
【請求項8】
請求項4から請求項7までのいずれか一項において、前記格子部の格子板を挟んで前記切断ノズルの反対側の前記開口内に、前記格子部の格子板を跨いで前記アブレシブウォータージェット内に含まれていたアブレシブを受け入れる配置で研磨剤回収装置の回収フードを配置し、前記切断ノズルから吐出して切断箇所から前記回収フード側に抜けて来た前記アブレッシブを前記回収フードに受け入れて前記研磨回収装置で回収する事を特徴とする炉心格子板の切断方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子炉内構造物の炉心格子板を水中で切断して解体する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
原子力発電所に採用されている原子炉設備の原子炉圧力容器内には、いろいろな原子炉内構造物が存在し、それらの構造物は放射線に曝されることにより放射化し、放射性を有するようになる。炉心に位置する構造物は高い放射能を持ち交換を必要とし除去する場合、原子炉圧力容器を格納する原子炉ウエル又はこれに隣接する機器貯蔵プールの水中でその構造物を切断して解体撤去する。その構造物の切断は、最終貯蔵用のために運搬や収納容器の大きさ及び収納効率から細かく切断される必要がある。
【0003】
また、高い放射能を持つ原子炉内構造物を切断する際、作業員を放射線から遮へいするため水中において遠隔操作により切断や容器への収納のためのハンドリング作業を行う必要がある。
【0004】
原子炉内構造物としては、上部格子板と称せられる四角格子形状の格子構造物が炉心格子板として知られている。その上部格子板は、全体的には円盤状をしており周囲を取巻く円管状のリム胴部分と、その内側に多数の格子板を縦横に組み合わせた格子部分とから成り、その格子部には原子燃料集合体を挿入するための多数の開口部を持つ。このように炉心格子板は格子の構造を有している。このような上部格子板は全体の外観が大型にもかかわらず、使用部材の量は少ない特徴がある。そのため、外観を保ったままで廃棄すると、廃棄場所のスペース効率が悪くなる。そのため、細かく切断して解体することが望まれている。
【0005】
その望みに対応して、格子を持つ構造物の切断装置が公知である。その装置は、プール上方にガントリーブリッジを持たない原子炉構造物を切断する装置に係わるもので、格子の切断方法について記述している。それによれば、上部格子板の交差部を切断する場合に、対角に隣接する格子の一方にノズル駆動機構を持ち、他方に回収フードを配置し両者を相互に連結する梁をもって一体の構造としたもので、格子を切断して切断片に細分割する場合に、格子の一つの交差部に対し最低2回の切断が必要であり、装置のノズル駆動機構と回収フードを格子の開口に挿入し第1切断行う。1回の切断で交差部は完全に分離しないため、一旦装置全体を開口部から引き上げて90°回転した位置で挿入再設定し第2切断を行う必要性のあるものであった(例えば、特許文献3参照)。
【0006】
また、従来の水中での切断技術には、原子力発電所の機器貯蔵プールで原子炉内構造物を遠隔操作で切断し、切断片を遮へい容器へ収納する除却方法に関するものがある(例えば、特許文献1参照)。切断装置と被切断物を機器貯蔵プールに受け入れた後、切断し容器に収納する作業ステップに関する記述があるが、上部格子板の多数の格子を切断する方法に関する記述はない。
【0007】
また、従来の水中での他の切断技術による切断装置としては、可動部を有する位置決め機構の先端にアブレシブウォータージェットを吐出する切断ノズルを取付けて切断を行う装置や切断により発生するアブレシブと切粉の回収に対し分別及び分級を行うものが公知である(例えば、特許文献2参照)。
【0008】
【特許文献1】特開2002−257987号公報
【特許文献2】特開2000−246644号公報
【特許文献3】特開2001−239462号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
図2は原子炉ウエル39に隣接する機器貯蔵プール14における構造物切断状況を示す断面図である。機器貯蔵プール14の底に設置した切断テーブル12の上に切断に必要な隙間を設けて上部格子板1を固定する。一方、切断ノズル13は機器貯蔵プール14を跨ぐように構成したガントリーブリッジタイプの多軸マニピュレータ5の先端に取付けられ、上方から格子の開口部7に挿入して切断を行うことを考える。
【0010】
原子炉内構造物のうち図7に示す炉心格子板としての上部格子板1は、円盤状をしており周囲を取巻くリム胴15と、その内側で多数の格子板2を縦横に組み合わせた格子部とで構成され、原子燃料集合体を挿入するための多数の開口部7を持つ格子の構造を有している。
【0011】
特許文献1や特許文献2には、原子力発電所の機器貯蔵プール14で炉内構造物を遠隔操作で切断し、切断片を遮へい容器へ収納する除却方法を開示するが、上部格子板1の多数の格子を切断する方法に関する記述はない。
【0012】
また、上部格子板1を切断する装置としては、特許文献3に記載された技術がある。これは、格子を切断して分割する場合に格子の一つの交差部に対し最低2回の切断が必要であり、且つ二回目の切断時には、一旦切断装置全体を格子の開口部から引き上げて90°回転した位置で元の開口内に挿入再設定し二回目の切断を同じ交差部に対して実施する必要があったので、手間が掛かっていた。
【0013】
次に図8及び図9を用いて上部格子板1の格子板が互いに交差する交差部の構造について説明する。図8は格子の交差部6が一体成形もしくは削り出しにより成っているものを示す。格子は縦横の寸法が等しくかつ個々の格子寸法が等しく構成されている。格子は横格子板18と縦格子板19とそれぞれが交差する交差部6から成る。
【0014】
また、図9は板要素の組み合わせで格子を構成しているもので、格子の交差部6は一方の横格子板18には下方向に切欠き(A)20を有し、他方の縦格子板19には上方向の切欠き(B)21を有している。これら2つの格子板を、各切欠き20,21を噛み合わせることで、上下に組み合わせて交差部6が形成される。さらに、交差部6の上方は格子の位置合わせのために4か所の隅に対しスミ肉溶接22を行っている。
【0015】
図18を用いてこのような上部格子板への従来の切断方法の適用を考えると以下の様な内容が発明者が想定した。図18は格子の交差部6を上方より見た場合を示す。即ち、始めに切断ノズル13を開口部(A)16に挿入して切断ノズル13からの研磨材を含む高圧水流により格子の交差部6を対象に切り離すように第1切断8を行う。次に切断ノズル13を隣接する開口部(B)17に移して切断ノズル13の向きが8と直交するように第2切断9を行う。この際、第1切断8は切断ノズル13を開口部(A)16に挿入して下降しながら切断した後、上昇方向で戻り動作して元の位置にもどし、次に隣接する開口部(B)17に切断ノズル13を移動して切断ノズル13の向きを90°回転させ第2切断9を第1切断8と同様に行う。
【0016】
図19に従来の方法による交差部6が一体成形もしくは削り出しにより成っているものの切断片の状態を示す。切断後は横格子板18が左右に分断され2片になり、縦格子板
19も同様に2片に分断される。隣接する格子の交差部を順次切断すると切断片は平板形切断片となって1つの交差部が4つの切断片に分割される状態になる。格子が連続して存在する場合は、1つの格子に対し2つの平板形切断片が発生することになる。
【0017】
図20に従来の方法による交差部6が板要素の組み合わせで格子を構成しているものの切断片の状態を示す。切断後は横格子板18が左右に分断され2片になり、縦格子板19も同様に2片に分断される。この際、格子板の交差部6には切欠き(A)20及び切欠き(B)21が施されている関係上余分な切断小片23が2個発生する。切断片の回収は水中の遠隔操作による作業のため、横格子板18及び縦格子板19の切断片に倍加して発生する切断小片23の容器への回収は多大な作業工数の増加となり、切断作業全体の効率を著しく低下させる結果となっている。
【0018】
図21は従来の切断方法により連続して配列された格子を順次切断する場合の順序を発明者が想定して示している。図のチャートは切断ノズル13の移動を模式的に示したものである。切断ノズル13は開口部(A)16で下降しながら切断した後、上昇方向で戻り動作して元の位置にもどる。次に隣接する開口部(B)17に切断ノズル13を移動して切断ノズル13の向きを90°回転させ第2切断9を第1切断8と同様に行っている。このため切断ノズル13の動作回数が多く切断作業の能率を下げる結果となっている。
【0019】
また、特許文献1及び特許文献2に示された切断装置により切断を行う場合、切断ノズル13の動作を教唆する作業であるティーチングの必要がある。図13にティーチングの方法を示す。切断のために切断ノズル13には交差部6の位置と切断ノズル13が格子板2から離れる距離であるオフセット距離30と切断方向角31を定めるX−Y平面上の位置と、切断開始位置32と切断終了位置33を定めるためのZ軸方向の位置を教唆する必要がある。これらの位置の教唆は水中に配置したカメラの画像により行う。カメラは最低2台必要でX−Y平面上の位置を定めるための垂直方向カメラ28とZ軸方向の高さ位置を定めるための略水平方向に配置した水平方向カメラ29の画像により定める。次に、多軸マニピュレータ5の制御装置34からの信号を元に模擬動作により切断ノズル13が妥当な動作をすることを確認し、しかる後に切断を行う。このティーチング作業においても、1つの交差部6において2回の作業が必要となり切断作業の能率が低下している。
【0020】
また、特許文献3に示された切断装置により切断を行う場合、ティーチングの必要はないが、切断装置に内蔵された切断ノズルが格子の交差部6の位置と切断ノズル13が格子板2から離れる距離であるオフセット距離30が正確に設定されるように、格子の開口部に挿入した切断装置を正確に固定するための位置決めシリンダなどの固定機構が必要で、これらの全ての装置を1回の切断ごとに設定取外しを行う必要があり切断作業の能率が低下している。
【0021】
図22は従来の方法によって切断された切断片と容器への収納を示している。上部格子板が図8に示すように格子の交差部6が一体成形もしくは削り出しにより成っている場合、平板形切断片24の積み重ねた状態になる。また、図9に示すように板要素の組み合わせで格子を構成している場合は、平板形切断片24とその約2倍の切断小片23よりなる。切断テーブル12上に一定の間隔を持って置かれた上部格子板1から切断されて切り離された切断片は、切り離されると同時に落下して切断テーブル12上にランダムに散乱する結果となる。容器への収納は切断テーブル12上に散乱した切断片をほぼ1個ずつ拾い上げて整列して収納する必要があるため、切断片の員数が多くなると作業の能率が低下する。
【0022】
このように、従来技術を放射性の上部格子板の切断に利用した場合には、作業者の放射線被ばくを低減するため遮へい水深を確保した水中で行うのが一般的であり、原子力発電所においては機器貯蔵プール内に仕切りを設け構造物を切断する。切断は水中プラズマ切断やアブレシブウォータージェット切断によって行われるがいずれの場合も、切断ノズル等を遠隔操作して定めらた切断位置を定められた長さにわたり行う。多数の格子を有する構造物においては構造物の体積に較べ格子の金属部分の割合が小さく、廃棄体として保管する際、収納効率が極端に悪くなるため格子は格子の4辺を構成する一辺ずつに細断されていた。しかしながら、格子数が多い大型の発電施設では、切断に関わる時間が長くかかるため効率的な切断方法が求められる。
【0023】
また、従来技術にあっては、図8に示す格子の構成が一体成形もしくは削り出しにより格子板を構成しているものにおいては、1つの格子に対し2つの切断片が発生する。さらに、図9に示す板要素の組み合わせで格子を構成しているものでは、格子板の交差部6には切欠き(A)20及び切欠き(B)21が施されている関係上2つの平板形切断片24に加え余分な切断小片23が2個発生する。切断片の回収は切断と同様に遠隔操作により行うため、作業性が悪く切断片の増加により回収作業に多くの時間を要していた。
【0024】
したがって、本発明の目的は、放射性を有する四角形状の格子を持つ格子構造物を切断して解体する際に、切断作業の能率を向上させると共に、切断片の数を減らして効率よく解体が出来る切断方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0025】
本発明による課題を解決する手段は、原子燃料集合体が挿入される複数の開口を有する格子部と、前記格子部の周囲を取囲み、前記格子部に取付けられたリム胴とを備えた炉心格子板を、水中で複数の切断片に切断する炉心格子板の切断方法において、前記炉心格子板の格子部を、前記原子燃料集合体に面する前記開口の一辺を形成する前記格子部分と、前記一辺の両端で前記一辺と互いに反対方向の角度を成して連続する他の二辺の少なくとも一部分を含む形状に切断する事を特徴とする炉心支持板の切断方法である。
【0026】
さらに具体的には、原子燃料集合体が挿入される複数の開口を有する格子部と、前記格子部の周囲を取囲み、前記格子部に取付けられたリム胴とを備えた炉心格子板を機器貯蔵プールの水中に置き、前記格子部にマニピュレータで支持した切断ノズルを対向させ、前記水中で前記切断ノズルから吐出させたアブレシブウォータージェットを前記格子部に当てて複数の切断片に切断する炉心支持板の切断方法において、前記原子燃料集合体に面する前記開口の一辺と、前記一辺の両端部で互いに反対方向に折れ曲がってつながる前記開口の2辺の少なくとも一部分とから成る形状に前記格子部を切断する事を特徴とする炉心格子板の切断方法である。
【0027】
このような切断方法による本発明の実施例による例示によれば、2回の切断のうち1回を格子の交差部の中心で切断し、他の1回の切断を、その交差部を形成する隅部から若干離れた位置で切断することにより、切断片をのこ刃形に切り分けて切断片の数を、格子の一辺で一個の切断片となる従来例に比較して、減数しかつ収納容器への収納を効率よく行うことができる。さらに、炉心格子板が板要素の組み合わせで格子を構成しているものである場合は、交差部の切り欠きによる切断小片の発生を回避できる。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、炉心格子板を効率良く切断できるうえ、切断片の収納作業の効率も上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。本発明を沸騰水型原子炉を用いた原子力発電所に適用した例として説明する。図1は原子炉ウエル39に隣接する機器貯蔵プール14における構造物切断状況を示す平面図である。プール上には多軸マニピュレータ5及び作業台車74が設置されている。多軸マニピュレータ5は水中に置かれた上部格子板1の切断を行う。
【0030】
また、作業台車74は切断時に発生する切断片を掴み、上部格子板1と同様に水中に置かれた収納容器27に収納する作業に用いる。さらに、プールを囲む作業フロア上には、アブレシブウォータージェット切断に必要な高圧水を供給する高圧ポンプユニット50及び切断作業を遠隔操作するための制御装置34が設置される。また、水中には研磨材を回収すると共に水中に浮遊して透明度を低下させる微細な研磨粒を捕集する研磨材回収装置85を設ける。
【0031】
図2は原子炉ウエル39に隣接する機器貯蔵プール14における構造物切断状況を示す断面図である。上部格子板1は、機器貯蔵プール14の底に設置した切断テーブル12の上に支持される。その支持に際しては、切断テーブル12上で切断ノズル13が切断テーブル12の上面に干渉しないように、切断テーブル12と上部格子板1との間に一定の隙間を設けるように、切断テーブル12上に置かれた支持台41の上面に上部格子板1が載せられて置かれている。
【0032】
一方、切断ノズル13は機器貯蔵プール14を跨ぐように構成したガントリーブリッジタイプの多軸マニピュレータ5を構成するマスト38の下側先端に取付けられ、上方から格子の開口部7に挿入して切断を行う。
【0033】
図3を用いて多軸マニピュレータ5の構成を説明する。多軸マニピュレータ5は、原子炉ウエル39に隣接する機器貯蔵プール14の上方に設置され、機器貯蔵プール14に沿ってX軸方向に移動可能なガントリーブリッジ36と機器貯蔵プール14を横切るようにY軸方向移動可能な横行台車37とZ軸方向に昇降が可能でありかつ360度方向に回転動作Rが可能であるマスト38とマスト38の下端に設けられ切断ノズル13を仰角Eの方向に回転動作を可能とする仰角駆動装置35及びこれらの一連の動作を統括的に運転制御する制御装置34より構成される。
【0034】
図4を用いて切断装置の具体例を説明する。図は機器貯蔵プール14を図3のX軸方向に沿って断面したものを示す。多軸マニピュレータ5は機器貯蔵プール14上にあって、作業フロア49の上には走行レール52が設置され、走行レール52を軌道として滑動可能な走行リニアガイド54を介してガントリーブリッジ36が載っている。ガントリーブリッジ36には、走行ピニオン駆動モータ56が具備されて走行レール52に沿って作業フロア49上に設置された走行ラック53に噛み合って走行を可能にしている。
【0035】
また、ガントリーブリッジ36の上には、横行レール57が設置され、横行レール57を軌道として滑動可能な横行リニアガイド59を介して横行台車37が積載されている。横行台車37には、横行ピニオン駆動モータ60が具備されて横行レール57に沿って設置された横行ラック58に噛み合って横行を可能にしている。さらに、横行台車37の上には、ギヤ駆動モータ63が設けられ、マスト38を囲むように配置されたマスト回転ギヤ62と噛み合ってマスト38を回転ならしめる。
【0036】
また、マスト回転ギヤ62と昇降ピニオン駆動モータ65は一体となっておりマスト
38に具備した昇降ラック64にピニオン部分が噛み合ってマスト38を昇降ピニオン駆動モータ65で昇降可能ならしめる。マスト38はマスト回転ギヤ62に昇降動作自在に装着されている。マスト38の下端には仰角駆動装置35が取付けられており、仰角駆動モータ67の回転操作により切断ノズル13を上下方向に可動ならしめる。
【0037】
これら多軸マニピュレータ5の駆動に用いられる電源ケーブルや制御ケーブルは制御装置34から走行ケーブルベア55,横行ケーブルベア61及び昇降ケーブルベア66を介してそれぞれのモータの駆動制御装置部分に接続される。したがって、制御装置からの制御信号によってそれぞれのモータが遠隔で制御できる。また、電源ケーブルや制御ケーブルは、マスト38の上部から仰角駆動装置35の間はマスト38が中空の軸になっており、そのマスト38の中心を通り仰角駆動装置35へも接続されている。
【0038】
また、切断作業は機器貯蔵プール14の外側から遠隔操作によって行うため、機器貯蔵プール14のプール壁面73には、切断対象の上部格子板1及び多軸マニピュレータ5のうちマスト38の下部、仰角駆動装置35及び切断ノズル13を含む水中切断部の全貌をフォーカスできるように雲台付きの壁掛カメラ70を数台配置する。さらに、切断部位を拡大して観察するためにガントリーブリッジ36から水中に吊り下げた垂直方向カメラ
28及び水平方向カメラ29の2つのカメラからの拡大画像を用いて、切断位置への切断ノズルの位置設定及び切断ノズルによる切断状況の確認を行う。作業フロア49に設置した制御装置34に組み込まれたモニタ72は各カメラが撮影した画像を映して機器の操作を円滑に進めるための補助となる。
【0039】
一方、高圧水は作業フロア49に設置された高圧ポンプユニット50によって作られる。その高圧ポンプユニット50に一端を接続した高圧ホース51は、電気ケーブルの配線のために用いたそれぞれのケーブルベア55,61,66に支持させて介した後、中空構造のマスト38の中心を通して切断ノズル13に他端が接続される。
【0040】
それ故、高圧ポンプユニット50で作られた高圧水は、高圧ホース51を通じて切断ノズル13に供給され、切断ノズル13の先端からウォータージェットとして吐出される。また、高圧水と混合して切断を行うためのアブレッシブとしての研磨材は横行台車37のフレーム71に取付けられたホッパ68から、ホッパ68と切断ノズル13の間に接続したチューブ69を介して直接切断ノズル13に供給される。したがって、高圧水に研磨材が混合して切断ノズル13の先端からアブレッシブウォータージェットが吐出される。
【0041】
図5は作業台車74の詳細を説明する図である。図は機器貯蔵プール14を図2のX軸方向に沿って断面したものを示す。作業台車74は機器貯蔵プール14上にあって、多軸マニピュレータ5と共用の走行レール52を軌道として滑動可能なリニアガイド75を介して作業ブリッジ86が載っている。作業ブリッジ86には、ピニオン駆動モータ76が具備されて走行レール52に沿って設置された走行ラック53にピニオン駆動モータ76で駆動されるピニオンを噛み合って走行を可能にしている。
【0042】
また、作業台車74に設置した梁87に吊り下げられたチェーンブロック80には掴み治具81が吊り下げられておりエアシンダ82の作動により切断片の掴み離しを作業ブリッジ86の操作箱88に組み込まれた制御装置により行う。エアシリンダ82は作業ブリッジ86の上に設置された空気源装置78からエアホース79を介して供給し、掴み治具81の開閉動作を可能にしている。
【0043】
また、プール底面43の上に設置された切断テーブル12の上に固定された上部格子板1から切り離された切断片は作業台車74に吊り下げられたまま搬送され収納容器27に遠隔操作で収納される。これらの一連の作業は操作箱88に組み込まれた制御装置を操作することにより行う。また、作業台車74の制御ケーブル及び電源ケーブルはケーブルベア77に支持させて操作フロアから配線接続される。
【0044】
切断をアブレシブウォータージェットにより行う場合は、通常、切断ノズル13に400MPa程度に加圧した高圧水に研磨材を毎分800g程度混合させて混合水として噴出させる。切断ノズル13から噴出される混合水は金属製の上部格子板1の格子板表面方向に向けられ、切断ノズル13から噴出された混合水は、高圧水流となって格子表面に向かい、高圧水流中の研磨粒が上部格子板1の金属に衝突して金属を削り取り貫通する。その高圧水流の噴出に連動して切断ノズル13を上部格子板1の格子板面に沿って移動することにより上部格子板1の格子を切り分ける。切断ノズル13の移動は多軸マニピュレータ5の動きによって行う。
【0045】
また、アブレシブウォータージェットにより上部格子板1の格子を切り分ける場合は、高圧水に混合される研磨材が機器貯蔵プール14内に放出されることになる。切断作業時にそのまま放出した場合は機器貯蔵プール14の底面に研磨材が広く堆積し回収が難しくなるため研磨材の回収装置を設ける。
【0046】
図6に機器貯蔵プール14のプール底面43に設置する研磨材回収装置85の一例を示す。研磨材を含む高圧水流は格子板を貫通切断してなお運動エネルギを保有しているため、切断ノズル13の格子板を挟んだ反対側に回収フード3を設置すると高圧水流は回収フード3に流入する。回収フード3は格子板2を挟んで切断ノズル13の対面にあり、且つ格子板をまたぐように設置されている。回収フード3は、構造的な隙間84から切断ノズル13から噴出する高圧水とプール水をポンプ46の力で吸入する。
【0047】
研磨材を含んだ水はホース4を介して始めにサイクロンセパレータ44に導かれる。サイクロンセパレータ44では遠心力を利用して10ミクロンメートル程度以上の比較的大きな粒子を分離沈降させて、サイクロンセパレータ44の下段に配置した研磨材回収槽
45に蓄積し回収する。またサイクロンセパレータ44の上方からポンプ46に向かって吸引される水には分離沈降出来なかった微細な研磨粒が含まれる。ポンプ46の下流側にはフィルタユニット47が設けられ、フィルタユニット47でポンプ46から吐出した水から微細な研磨粒を捕集した後、研磨剤が含まれない水を清浄水として清浄水出口48から機器貯蔵プール14内に戻して循環させ切断作業を行うための機器貯蔵プール14内の水中透明度を維持する。
【0048】
原子炉内構造物のうち図7に示す炉心格子板である上部格子板1は、円盤状をしており周囲を取巻くリム胴15と、その内側に多数の格子板2を縦横に組み合わせた格子部分と、格子板で4辺が囲われて原子燃料集合体を挿入するための多数の開口部7とを有している格子構造物である。近年の原子炉は単機出力の増加により燃料装荷数が格段に多くなり格子の数も増加している。これらの上部格子板1を交換する場合は当然のことながら格子を細かく細断する必要がある。特に格子の部分は構造物の体積に占める空間の割合が大きく容器への収納効率を勘案した場合、細断の必要性は一層高いものになる。
【0049】
次に図8及び図9を用いて格子板2が互いに交差する交差部6の構造について説明する。図8は格子の交差部6が一体成形もしくは削り出しにより成っているものを示す。格子は縦横の寸法が等しくかつ個々の格子寸法が等しく構成されている。格子は横格子板18と縦格子板19とそれぞれが交差する交差部6から成る。
【0050】
また、図9は横格子板18と縦格子板19との板要素の組み合わせで格子を構成しているもので、横格子板18と縦格子板19とが直交する格子の交差部6は一方の横格子板
18には下方向に切欠き(A)20を有し、他方の縦格子板19には上方向の切欠き(B)21を有している。これら2つの格子板を、各切欠き20,21を噛み合わせることで、上下に組み合わせて交差部6が形成される。さらに、交差部6の上方は格子の位置合わせのために4か所の隅に対しスミ肉溶接22を行っている。
【0051】
図10は、本発明による上部格子板1の切断方法を実施するための基本構成を示す図である。切断ノズル13は多軸マニピュレータ5のマスト38の先端に取付けられた仰角駆動装置35に取付けられている。切断は縦横に配列された格子板により構成される格子の開口部7に切断ノズル13を挿入して行う。切断ノズル13から研磨材を含んだ高圧水が対面する格子の交差部6に向かって噴射され切断が行われる。交差部6の切断は第1切断8(第1切断部)と第2切断9(第2切断部)の2回の切断が行われ1つの交差部6が切り離される。
【0052】
本発明の切断方法は、格子板の交差部6を切断する際、1つの交差部6の切断に対し交差部6に隣接する4つの開口部のうち、1つの開口部に切断ノズル13を挿入し第1切断8及び第2切断9を行う、また、その切断は上から下へ動作して第1切断8を行った後、下から上へ動作して第2切断9を行い、上下への往路過程と復路過程での両過程で切断を実施する。次に、切断ノズル13を他の格子開口内に移して同様に切断を実施する。このような切断を繰り返して上部格子板1の格子板を細断する。その切断による各切断片は、同一形状であり、且つ上部格子板1の上方から見ると、概ねのこ刃形の形状になる。
【0053】
のこ刃形の切断片は、少なくとも上部格子板1の格子形状の各辺を構成する格子板のうち、互いに角度を成して連続する二辺の格子板を含む形状となっているので、各片ごとに切り分けるものに比べて切断片の発生個数が少ない。
【0054】
のこ刃形の切断片は、さらに仔細に見ると、上部格子板1の格子の一辺と、その一辺の両端で互いに反対方向に折れ曲がっている各辺の一部分とから成る形状になっている。
【0055】
一方、切断時に発生する研磨材は切断ノズル13の高圧水流に対向する側に設けた回収フード3を介して回収を行う。この際、一つの回収フード3で第1切断8と第2切断9の双方の研磨材を回収できるように、格子板を挟んで第1切断8における切断ノズル13の対向側と、第2切断9の切断ノズル13の対向側との双方で回収フード3の隙間84が切断口を貫通してきた研磨材を受け入れる配置が可能な形状に回収フードの形状を構成する。
【0056】
回収フード3は、図10のように、第1切断8と第2切断9とによっても切り落とされない格子板を隙間84の部分でまたぐように配置されている。回収フード3は、作業台車74に搭乗した作業員が操作ポールを機器貯蔵プール14内に差し込んで、その操作ポールで回収フード3を吊って上部格子板1に設置する。
【0057】
回収フード3には上部格子板1の格子板に引っかかる下向きのフックが固定され、そのフックが格子板に引っかかることで図10のように上部格子板1に設定される。この様な複数の切断箇所に対して一度の設定で住む構造の回収フード3によれば、各切断時の回収フード3の設定にかかわる作業が軽減される。回収フード3に流入した研磨材は、ホース4を介して研磨材回収槽45などの保管のための容器に収納される。このようにして、第1切断8と第2切断9の度ごとに回収フードを移設したり、別々に二個の回収フードを設定したりすることを避けている。
【0058】
図11は本発明による上部格子板1の切断方法の詳細を示しており、格子板2の交差部6を上方より見た図である。第1切断線10は交差部6を対称に切断できるように格子板2に対し45°の斜めで切断線が交差部6の中心を通るように設定する。第2切断線11は切断する交差部6から切断ノズル13の向きを時計方向に若干向きを水平回転させた位置とし、かつ、隅部26が第1切断線10と第2切断線11の間の中に含まれように設定する。
【0059】
また、切断は遠隔操作によって行うため、従来の技術と同様に切断ノズル13の動作を教唆するティーチングを行う。図13に示すように切断ノズル13には交差部6の位置と切断ノズル13が格子板2から離れる距離であるオフセット距離30と切断方向角31を定めるX−Y平面上の位置と、切断開始位置32と切断終了位置33を定めるためのZ軸方向の位置を教唆する。これらの位置の教唆は水中に配置したカメラが撮影した画像により行う。カメラは最低2台必要でX−Y平面上の位置を定めるための垂直方向カメラ28とZ軸方向の高さ位置を定めるための略水平方向に配置した水平方向カメラ29の画像により定める。次に、多軸マニピュレータ5の制御装置34からの信号を元に模擬動作により切断ノズル13が妥当な動作をすることを確認し、しかる後に切断を行う。
【0060】
切断は、始めに第1切断線10に沿って上方より下方に切断ノズル13を移動しながら切断を行い、次に第2切断線11に沿って下方より上方に切断ノズル13を移動しながら切断を行う。また、第1切断線10の延長線と第2切断線11の延長線の交点が、ノズルを挿入する同一の開口部7の中にあるように設定して、多軸マニピュレータ5の昇降と回転動作を行うマスト38の中心にくるように構成をすれば多軸マニピュレータ5の動作を昇降と旋回の二軸動作で素早く行うことができる。
【0061】
図12は本発明による上部格子板1の切断方法の他の一例を示しており、第1切断線
10と第2切断線11が平行になるように切断線の位置を設定したもので、第1切断線
10は交差部6を対称に切断できるように格子板2に対し45°で切断線が交差部6の中心を通るように設定する。第2切断線11は、第1切断線10から若干離れた位置としかつ、隅部26が第1切断線10と第2切断線11の中に含まれように設定する。この場合も切断ノズル13は同一の開口部7の中にあって、第1切断線10に沿って上方より下方に切断ノズル13を移動しながら切断を行い、次に第2切断線11に沿って下方より上方に切断ノズル13を移動しながら切断を行う。上下動作と平行移動と組み合わせることにより効率よく切断行うことができる。
【0062】
図15は本発明による切断方法により、連続して配列された格子を順序よく切断する場合を示している。図のチャートは切断ノズル13の動作を模式的に示したものである。切断ノズルは、格子の開口部(A)16で下降しながら第1切断線10に沿って切断した後、同一の開口部(A)16で上昇しながら戻りの動作で第2切断線11沿って切断を行い1つの交差部6を切り離す。従来の切断方法では、図21に示すとおり1つの交差部6に対し2か所の開口部16,17に切断ノズル13を挿入して切断することになり切断ノズルの動作が増加する欠点があった。本発明の実施例によれば切断ノズル13の動作が効率的になり切断とティーチングに要する時間を削減することができる。
【0063】
図14は本発明の切断方法により切り離された格子の一部分を示す。格子が連続して存在する部分において、のこ刃形切断片25にすることにより切断片の数は、1つの格子に対し1つの切断片となる。これに対し従来の切断方法で図9に示す一体成形もしくは削り出しにより格子板を構成しているものを切断した場合、図19に示したとおり横格子板
18と縦格子板19にそれぞれ平板形切断片24が2個発生することから、1つの格子に対し2つの切断片となる。このため切断片の個数が従来の切断に比べ2分の1に減少し、容器への収納作業効率が向上する。
【0064】
また、上部格子板が図9に示す板要素の組み合わせで格子を構成しているものにおいては、従来の切断方法で切断した場合、格子が連続して存在する部分の1つの交差部6に対し2つの平板形切断片24に加え2つの切断小片23が発生するため、1つの交差部6の切断に対し4つの切断片が発生することになる。一方、本発明による切断においては、発生していた切断小片23は交差部6の上方のスミ肉溶接22によりのこ刃形切断片25に付属しており、切断小片は発生しない。このため切断片の個数が従来の切断に比べ4分の1に減少するため、容器への収納作業効率が向上する。
【0065】
また、図16及び図17に上部格子板1の切断後に発生するのこ刃形切断片25の収納容器27への収納状態の一例を示す。切断片数が減少するためハンドリング作業と収納容器27への収納作業の効率が向上する。また、図9に示す板要素の組み合わせで格子を構成しているものにおいては、図21で示した切断小片23が発生しないため一層の収納作業の効率向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明の方法は、原子炉内構造物である上部格子板を、廃棄する時などに細断する際に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】原子力発電所の機器貯蔵プールにおける切断装置の配置を示す上平面図である。
【図2】機器貯蔵プールにおける上部格子板の切断状況を示す機器貯蔵プールの縦断面図である。
【図3】多軸マニピュレータの動作方向を矢印で示した多軸マニピュレータの動作説明図である。
【図4】切断装置の全体図である。
【図5】作業台車の全体図である。
【図6】研磨材回収装置の全体図である。
【図7】切断の対象となる上部格子板の斜視図である。
【図8】一体成形もしくは削り出しによる格子板の交差部の斜視図である。
【図9】板要素の組み合わせによる格子板の交差部の斜視図にして、(a)図は格子の組み立て前の状況を示した図を、(b)図は格子の溶接組み立て後の図を示す。
【図10】本発明の切断方法を上部格子板に適用している状況を示した切断箇所近傍の斜視図である。
【図11】本発明の実施例による切断方法での切断線を示した上部格子板の上平面図である。
【図12】本発明の他の実施例による切断方法での切断線を示した上部格子板の上平面図である。
【図13】上部格子板の切断作業に際しての切断ノズルの位置にかかわるティーチングの方法を示す説明図である。
【図14】本発明の実施例により切断した上部格子板の切断片形状を示す斜視図である。
【図15】本発明の切断方法により格子を切断する際の切断ノズルの垂直面内での移動軌跡を示した説明図である。
【図16】本発明の切断方法により切断した切断片の収納容器への収納状態の一例を示す斜視図である。
【図17】本発明の切断方法により切断した切断片の収納容器への収納状態の他の一例を示す斜視図にして、(a)図は収納容器内での収納状況を示す図であり、(b)図は収納状態での切断片の整列状態を示す図である。
【図18】上部格子板の格子の交差部の従来方法による切断方法を示す上部格子板の上平面図である。
【図19】従来の切断方法で、一体成形もしくは削り出しよる格子を切断した場合の切断片の形状を示す斜視図にして、(a)図は格子の交差部を示す図であり、(b)図は切断後の状況を示した図である。
【図20】従来の切断方法で、板要素の組み合わせによる格子を切断した場合の切断片の形状を示す斜視図にして、(a)図は格子の交差部を示す図であり、(b)図は切断後の状況を示した図である。
【図21】従来の切断方法により格子を切断する際の切断ノズルの垂直面内での移動軌跡を示した説明図である。
【図22】従来の切断方法による切断片の状況を示す斜視図にして、(a)図は切断片の収納容器内への収納状態を示す図であり、(b)図は切断直後の切り落とされた切断片の状況を示した図である。
【符号の説明】
【0068】
1…上部格子板、2…格子板、3…回収フード、4…ホース、5…多軸マニピュレータ、6…交差部、7…開口部、8…第1切断、9…第2切断、10…第1切断線、11…第2切断線、12…切断テーブル、13…切断ノズル、14…機器貯蔵プール、15…リム胴、16…開口部(A)、17…開口部(B)、18…横格子板、19…縦格子板、20…切欠き(A)、21…切欠き(B)、22…スミ肉溶接、23…切断小片、24,25…切断片、26…隅部、27…収納容器、28…垂直方向カメラ、29…水平方向カメラ、30…オフセット距離、31…切断方向角、32…切断開始位置、33…切断終了位置、34…制御装置、35…仰角駆動装置、36…ガントリーブリッジ、37…横行台車、38…マスト、39…原子炉ウエル、40…ノズル旋回角、41…支持台、42…交点、43…プール底面、44…サイクロンセパレータ、45…研磨材回収槽、46…ポンプ、47…フィルタユニット、48…清浄水出口、49…作業フロア、50…高圧ポンプユニット、51…高圧ホース、52…走行レール、53…走行ラック、54…走行リニアガイド、55…走行ケーブルベア、56…走行ピニオン駆動モータ、57…横行レール、58…横行ラック、59…横行リニアガイド、60…横行ピニオン駆動モータ、61…横行ケーブルベア、62…マスト回転ギヤ、63…ギヤ駆動モータ、64…昇降ラック、65…昇降ピニオン駆動モータ、66…昇降ケーブルベア、67…仰角駆動モータ、68…ホッパ、69…チューブ、70…壁掛カメラ、71…フレーム、72…モニタ、73…プール壁面、74…作業台車、75…リニアガイド、76…ピニオン駆動モータ、77…ケーブルベア、78…空気源装置、79…エアホース、80…チェーンブロック、81…掴み治具、82…エアシリンダ、84…隙間、85…研磨材回収装置、86…作業ブリッジ、
87…梁、88…操作箱。








 

 


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