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技術 放射性長尺物の水中レーザ切断装置

出願人 株式会社東芝
発明者 戸松勉佐藤育子濱本良男小林雅弘
出願日 2001年11月21日 (19年0ヶ月経過) 出願番号 2001-356761
公開日 2003年5月30日 (17年5ヶ月経過) 公開番号 2003-156593
状態 拒絶査定
技術分野 燃料及び物質の取扱い並びに実験設備 汚染除去及び汚染物処理 レーザ加工
主要キーワード 取外し治具 還流ホース 走行テーブル エア吸引管 フレームアッセンブリ 円筒状ガイド 距離測定機構 減速ギヤ装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

放射性長尺物高速水レーザ切断させて切断効率を向上させるとともに、切断開口部を小さくして切断粉量を減少させ、周囲への水質汚損を防止させたものである。

解決手段

放射性長尺物12の水中レーザ切断装置10は、水中支持の放射性長尺物12にレーザ光照射する切断用レーザユニット19と、レーザ切断時に発生する切断粉等を回収する回収装置20と、水中レーザ切断をアシストするアシストガス供給装置21と、切断用レーザユニット19を移動自在に支持するXYテーブルまたは走行テーブルと、これらのテーブルを昇降させる昇降機構18と、放射性長尺物を起立状態に支持する放射性長尺物支持装置16と、この支持装置16を設置する本体ベースプレート15と、各装置および機構等を運転制御する制御装置53とを備えたものである。

概要

背景

原子炉炉心機器である使用済制御棒(以下、CRという。)や使用済燃料チャンネルボックス(以下、FCBという。)等の高放射性固体廃棄物は、これまで原子力発電所使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射性固体廃棄物貯蔵プール原形のまま貯蔵されている。

しかし、CRは横断十字形を有し、その下部にスピードリミッタが設けられて円型に構成されており、また、FCBは矩形断面の長尺角筒ボックス形状であるため、貯蔵プールに貯蔵する際、貯蔵密度が小さく、貯蔵スペースが大きくなるという問題があった。

このため、CRやFCB等の放射性長尺物を貯蔵処理し易い平板状に切断することで貯蔵密度を大きくし、貯蔵効率を向上させることが要求されており、この要求に応えるものとして、FCBの切断装置が既に開発されている。

概要

放射性長尺物を高速水レーザ切断させて切断効率を向上させるとともに、切断開口部を小さくして切断粉量を減少させ、周囲への水質汚損を防止させたものである。

放射性長尺物12の水中レーザ切断装置10は、水中支持の放射性長尺物12にレーザ光照射する切断用レーザユニット19と、レーザ切断時に発生する切断粉等を回収する回収装置20と、水中レーザ切断をアシストするアシストガス供給装置21と、切断用レーザユニット19を移動自在に支持するXYテーブルまたは走行テーブルと、これらのテーブルを昇降させる昇降機構18と、放射性長尺物を起立状態に支持する放射性長尺物支持装置16と、この支持装置16を設置する本体ベースプレート15と、各装置および機構等を運転制御する制御装置53とを備えたものである。

目的

本発明は、上述した事情を考慮してなれされたもので、放射性長尺物を高速切断させて切断効率を向上させるとともに周囲の水質を切断時に汚すことなく水質維持ができる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を提供する。

本発明の他の目的は、同一設備で使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を高速切断処理でき、かつ切断開口幅を狭くして切断粉量を減少させ、切断粉および二次生成物放射性物質を回収し、切断時に周囲の水質を汚すことなく水質維持が図れる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を提供するにある。

本発明の別の目的は、使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を貯蔵処理し易い形状、例えば平板状に切断して貯蔵スペースを減少可能とし、貯蔵効率を向上させた水中レーザ切断装置を提供するにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

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請求項1

使用済燃料チャンネルボックス使用済制御棒等の放射性長尺物被切断物として水中でレーザ切断する水中レーザ切断装置において、レーザ発振器発振されたレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射する切断用レーザユニットと、レーザ光照射による放射性長尺物の切断時に発生する切断粉および二次生成物中に含まれる放射性物質回収する回収装置と、レーザ光照射による切断時に放射性長尺物に向けてアシストガスを供給するガス供給装置と、前記切断用レーザユニットをXY方向に移動自在に支持するXYテーブルまたはY方向に移動自在に支持する走行テーブルと、上記XYテーブルまたは走行テーブルを昇降させる昇降機構と、前記放射性長尺物を拘束し、支持する放射性長尺物支持装置と、この放射性長尺物支持装置を貯蔵プール内に据え付け本体ベースプレートと、前記切断用レーザユニット、回収装置、ガス供給装置、XYテーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射性長尺物支持装置を運転制御する制御装置とを備えたことを特徴とする放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項2

前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃料チャンネルボックスを拘束し、支持する燃料チャンネルボックス支持装置と、使用済制御棒を拘束し、支持する制御棒支持装置とから構成され、上記両支持装置は貯蔵プールに据え付けられた本体ベースプレートに遠隔操作で各々単独に着脱自在に取り付け得る取付構造を有する請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項3

前記切断用レーザユニットは、レーザ発振器からのレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射するレーザヘッドを備え、このレーザヘッドと上記放射性長尺物との距離を測定する距離測定機構を設けた請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項4

前記切断用レーザユニットには切断状態監視機構が設けられ、この切断状態監視機構で上記切断用レーザユニットによる切断状態を監視するように構成した請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項5

前記制御棒支持装置には制御棒を支持する受台荷重検知機構が設けられ、この荷重検知機構でスピードリミッタ切断分離を検出するようにした請求項2記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項6

前記回収装置は、使用済制御棒の切断粉を回収可能に構成され、使用済制御棒の切断位置に合せて切断粉の吸収回収位置を制御可能に構成した請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項7

前記回収装置は、使用済燃料チャンネルボックスの切断粉を回収可能に構成され、使用済燃料チャンネルボックス切断時に使用済燃料チャンネルボックス内を吸引回収する構成とした請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項8

前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃料チャンネルボックスを起立状態で支持する燃料チャンネルボックス支持装置と使用済制御棒を起立状態で支持する制御棒支持装置とを有し、使用済燃料チャンネルボックスと使用済制御棒の双方を切断用レーザユニットでそれぞれレーザ切断可能に構成した請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項9

前記制御装置は、XYテーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射性長尺物支持装置を運転制御し、切断用レーザユニットのレーザヘッドと被切断物の放射性長尺物の隙間をコントロール可能に構成した請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

請求項10

前記燃料チャンネルボックス支持装置は被切断物の使用済燃料チャンネルボックスを起立状態で貯蔵プール内に支持する一方、起立状態に支持された角筒状使用済燃料チャンネルボックスの対角線コーナ部に対をなす切断用レーザユニットを外側から臨ませ、使用済燃料チャンネルボックスの対角線上コーナ部を2箇所同時切断可能に構成した請求項1記載の放射性長尺物の水中レーザ切断装置。

技術分野

0001

本発明は、原子力発電所等から発生する放射性固体廃棄物水中切断装置係り、特に、使用済制御棒使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を水中にてレーザ切断する放射性長尺物の水中レーザ切断装置に関する。

背景技術

0002

原子炉炉心機器である使用済制御棒(以下、CRという。)や使用済燃料チャンネルボックス(以下、FCBという。)等の高放射性固体廃棄物は、これまで原子力発電所の使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射性固体廃棄物貯蔵プール原形のまま貯蔵されている。

0003

しかし、CRは横断十字形を有し、その下部にスピードリミッタが設けられて円型に構成されており、また、FCBは矩形断面の長尺角筒ボックス形状であるため、貯蔵プールに貯蔵する際、貯蔵密度が小さく、貯蔵スペースが大きくなるという問題があった。

0004

このため、CRやFCB等の放射性長尺物を貯蔵処理し易い平板状に切断することで貯蔵密度を大きくし、貯蔵効率を向上させることが要求されており、この要求に応えるものとして、FCBの切断装置が既に開発されている。

発明が解決しようとする課題

0005

従来のFCBの切断装置は、パンチングあるいはロータリカッタによる剪断等の機械的切断によるものであり、FCBの切断に時間を要していた。しかも、このFCBの切断装置は、FCBの切断のみに適用され、他の放射性長尺物であるCRの切断に適用できないという欠点があった。

0006

また、FCBの切断装置として噴射砥粒による切断やプラズマによる切断も考慮されているが、噴射砥粒やプラズマによる切断は切断速度が遅く、かつ切断開口幅が広くなり、しかも、切断時に周囲の水質汚すという問題があった。

0007

本発明は、上述した事情を考慮してなれされたもので、放射性長尺物を高速切断させて切断効率を向上させるとともに周囲の水質を切断時に汚すことなく水質維持ができる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を提供する。

0008

本発明の他の目的は、同一設備で使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を高速切断処理でき、かつ切断開口幅を狭くして切断粉量を減少させ、切断粉および二次生成物放射性物質回収し、切断時に周囲の水質を汚すことなく水質維持が図れる放射性長尺物の水中レーザ切断装置を提供するにある。

0009

本発明の別の目的は、使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の放射性長尺物を貯蔵処理し易い形状、例えば平板状に切断して貯蔵スペースを減少可能とし、貯蔵効率を向上させた水中レーザ切断装置を提供するにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、使用済燃料チャンネルボックス、使用済制御棒等の放射性長尺物を被切断物として水中でレーザ切断する水中レーザ切断装置において、レーザ発振器発振されたレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射する切断用レーザユニットと、レーザ光照射による放射性長尺物の切断時に発生する切断粉および二次生成物中に含まれる放射性物質を回収する回収装置と、レーザ光照射による切断時に放射性長尺物に向けてアシストガスを供給するガス供給装置と、前記切断用レーザユニットをXY方向に移動自在に支持するXYテーブルまたはY方向に移動自在に支持する走行テーブルと、上記XYテーブルまたは走行テーブルを昇降させる昇降機構と、前記放射性長尺物を拘束し、支持する放射性長尺物支持装置と、この放射性長尺物支持装置を貯蔵プール内に据え付け本体ベースプレートと、前記切断用レーザユニット、回収装置、ガス供給装置、XYテーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射性長尺物支持装置を運転制御する制御装置とを備えたものである。

0011

また、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求項2に記載したように、前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃料チャンネルボックスを拘束し、支持する燃料チャンネルボックス支持装置と、使用済制御棒を拘束し、支持する制御棒支持装置とから構成され、上記両支持装置は貯蔵プールに据え付けられた本体ベースプレートに遠隔操作で各々単独に着脱自在に取り付け得る取付構造を有したものであり、さらに、請求項3に記載したように、前記切断用レーザユニットは、レーザ発振器からのレーザ光を被切断物の放射性長尺物に照射するレーザヘッドを備え、このレーザヘッドと上記放射性長尺物との距離を測定する距離測定機構を設けたものである。

0012

さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求項4に記載したように、前記切断用レーザユニットには切断状態監視機構が設けられ、この切断状態監視機構で上記切断用レーザユニットによる切断状態を監視するように構成したものであり、また、請求項5に記載したように、前記制御棒支持装置には制御棒を支持する受台荷重検知機構が設けられ、この荷重検知機構でスピードリミッタの切断分離を検出するようにしたものである。

0013

さらにまた、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求項6に記載したように、前記回収装置は、使用済制御棒の切断粉を回収可能に構成され、使用済制御棒の切断位置に合せて切断粉の吸収回収位置を制御可能に構成したものであり、さらに、請求項7に記載したように、前記回収装置は、使用済燃料チャンネルボックスの切断粉を回収可能に構成され、使用済燃料チャンネルボックス切断時に使用済燃料チャンネルボックス内を吸引回収する構成としたものである。

0014

またさらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求項8に記載したように、前記放射性長尺物支持装置は、使用済燃料チャンネルボックスを起立状態で支持する燃料チャンネルボックス支持装置と使用済制御棒を起立状態で支持する制御棒支持装置とを有し、使用済燃料チャンネルボックスと使用済制御棒の双方を切断用レーザユニットでそれぞれレーザ切断可能に構成したものであり、また、請求項9に記載したように、前記制御装置は、XYテーブルまたは走行テーブル、昇降機構および放射性長尺物支持装置を運転制御し、切断用レーザユニットのレーザヘッドと被切断物の放射性長尺物の隙間をコントロール可能に構成したものである。

0015

さらに、上述した課題を解決するために、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置は、請求項10に記載したように、前記燃料チャンネルボックス支持装置は被切断物の使用済燃料チャンネルボックスを起立状態で貯蔵プール内に支持する一方、起立状態に支持された角筒状使用済燃料チャンネルボックスの対角線コーナ部に対をなす切断用レーザユニットを外側から臨ませ、使用済燃料チャンネルボックスの対角線上コーナ部を2箇所同時切断可能に構成したものである。

発明を実施するための最良の形態

0016

本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

0017

図1は、本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置全体を示すシステム構成図であり、図2図1に示された水中レーザ切断装置を示す斜視図である。

0018

放射性長尺物の水中レーザ光切断装置は全体を符号10で示す。この水中レーザ切断装置10は、原子力発電所内の使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射性固体廃棄物貯蔵プール等の貯蔵プール11の限られたスペースに据え付けられる。水中レーザ切断装置10は、水を張った貯蔵プール11内で横断面十字状の使用済制御棒(以下、CRという。)や横断面矩形をなす角筒状の使用済燃料チャンネルボックス(以下、FCBという。)の放射性長尺物12をレーザ光により切断処理する装置である。

0019

水中レーザ切断装置10は、貯蔵プール11内の所要スペースに据え付けられ、固定された本体ベースプレート15と、この本体ベースプレート15に立設された放射性長尺物支持装置16と、この放射性長尺物支持装置16に拘束され、保持されるCRやFCB等の放射性長尺物12と、上記放射性長尺物支持装置16に昇降自在に設けられた昇降テーブル17と、この昇降テーブル17を放射性長尺物12の長手方向に昇降させる昇降機構18と、上記昇降テーブル17上に二次元移動可能に支持された切断用レーザユニット19と、この切断用レーザユニット19から照射されるレーザ光により放射性長尺物12を切断し、この切断粉および二次元生成物中に含まれる放射性物質を回収する回収装置20と、放射性長尺物12のレーザ光による切断時にアシストガスを供給するアシストガス供給装置21とを有する。

0020

前記切断用レーザユニット19は、レーザ光を発振させるレーザ発振器25と、このレーザ発振器25から発振されたレーザ光を伝送するファイバケーブル26と、このファイバケーブル26内を伝送されたレーザ光を放射性長尺物12に向けて照射させる走査光学系27とを有する。切断用レーザユニット19のレーザ発振器25は、例えば、原子炉建屋屋外側設置の別建屋内に設けられるのが一般的であるが、原子炉建屋内に設置してもよい。

0021

また、回収装置20は、切断用レーザユニット19から照射されるレーザ光により切断される放射性長尺物12の切断粉を回収する切断粉回収装置28と、放射性長尺物12の切断による二次生成物中に含まれる放射性物質を回収する放射性物質回収装置29とを備える。切断粉回収装置28は、貯蔵プール11内に設置されるが原子炉建屋内、例えば、ドライウェルチャンバ内に放射性物質回収装置29とともに設けてもよい。

0022

切断粉回収装置28は、放射性長尺物12のレーザ切断時に発生する切断粉をプール水とともに回収するロート状受台等の回収用ホッパ32と、この回収用ホッパ32で集められた切断粉を吸引ホース33、切換弁34を経てプール水とともに吸引される吸引ポンプ35と、この吸引ポンプで吸引された切断粉がプール水と混合されて案内されるサイクロンセパレータ等のセパレータ36と、このセパレータ36で分離除去された切断粉が回収される回収タンク37と、上記セパレータで分離された水を濾過するフィルタ38とを有し、フィルタ38からの清浄水ホース39を介して貯蔵プール11に還流されるようになっている。なお、符号40は圧力計であり、各圧力計40で回収タンク37およびフィルタ38の目詰まりを監視するようになっている。

0023

また、放射性物質回収装置29は、放射性長尺物12の切断による二次生成物中に含まれる放射性物質をアシストガスとともに回収する回収カバー41と、この回収カバー41で回収された放射性物質を含む流体回収ホース42を経て案内される湿分分離器43と、この湿分分離器43で分離された湿分(ドレン)を貯蔵プール11内に還流させる還流ホース44と、上記湿分分離器43で分離されたガス分エア吸引管45からの助けを受け、回収ホース46を介して吸引されるフィルタ47と、このフィルタ47で放射性物質が分離除去された清浄なガス分を外部に排出する排風機48とを備え、この排風機48から放射性物質が分離除去された清浄なガス分(空気)が排出ホース49を介して大気中に放出されるようになっている。

0024

さらに、アシストガス供給装置21は、原子炉建屋のオペレーションフロア30に設置された流体コンプレッサ50と、このコンプレッサで加圧されたアシストガス、例えば空気を切断用レーザユニット19に供給する供給ホース51とを有し、この供給ホース51から供給されるアシストガス、例えば空気の吹付けにより切断用レーザユニット19の切断作用アシストし、切断用レーザユニット19の冷却と清浄作用を効果的に行なうようになっている。

0025

前記切断用レーザユニット19やそのレーザ発振器25、切断粉回収装置28の切換弁34および吸引ポンプ35、放射性物質回収装置29の排風機48およびアシストガス供給装置21のエアコンプレッサである流体コンプレッサ50は制御装置53により制御ケーブル54を介して出力される制御信号により運転制御される。各装置および機構を運転制御する制御装置53は原子炉建屋内の例えばオペレーションフロア30上に設置される。

0026

ところで、水中レーザ切断装置10の放射性長尺物支持装置16は、図2に示すように、本体ベースプレート15上に使用済燃料チャンネルボックス(FCB)55を保持する燃料チャンネルボックス支持装置56と使用済制御棒(CR)57を保持する制御棒支持装置58とを有する。燃料チャンネルボックス支持装置56と制御棒支持装置58は本体ベースプレート15に直接あるいは間接的に遠隔操作で着脱自在に取り付けることができ、両支持装置56,58は本体フレーム60近くに設けられる。

0027

燃料チャンネルボックス支持装置56は、本体ベースプレート15上に固定されたベース62上に据え付けられ、補強される。燃料チャンネルボックス支持装置56は支持柱および型鋼フレーム部材を組み立てて構成されたフレームアッセンブリ63を備える。ベース62は本体ベースプレート15にボルト固定で据え付けられ、図示しない治工具により遠隔にて取付け、取外しができる構造となっている。FCB(使用済燃料チャンネルボックス)55の下端部は受台64上に支持される。この受台64はベース62上に据え付けられる一方、受台64上に支持されたFCB55はチャンネルボックス拘束機構65によりFCB55の対角線上コーナ部を外側から挟持して拘束される。チャンネルボックス拘束機構65はFCB55の長手方向に所定の間隔をおいて複数台設けられ、FCB55を受台64上に起立状態で固定される。

0028

放射性長尺物支持装置16の燃料チャンネルボックス支持装置56は、図3(A)および(B)に示すように構成され、ベース62の受台64上にFCB55が立設され、立設されたFCB55はガイド機構66の円筒形状あるいはロッドガイド66aにより起立状態に保持される。受台64には切断粉回収用穴が設けられている。FCB55を拘束するチャンネルボックス拘束機構65は、図3(B)に示すように、FCB55の軸方向に沿って複数個、例えば5個設けられる。チャンネルボックス拘束機構65は横断面矩形の対角線上に対をなす拘束シリンダ67を備え、この拘束シリンダ67からFCB55に向って進退されるFCB押えピストンロッド68によりFCB55はその対角線上コーナ部を両側から挟持され、拘束される。チャンネルボックス拘束機構65は燃料チャンネルボックス支持装置56のフレームアッセンブリ63に取り付けられる。

0029

また、ベース62の受台64は回収用ホッパを兼ねており、この受台64は切断粉回収装置28の吸引ホース(図1参照)に継手68を介して接続されており、切換弁34の切換により、この継手68側に継がるように選択される。受台64はFCB55の切断時に切断粉の吸引回収を切断粉回収装置28の作動で行なうようになっている。

0030

一方、制御棒支持装置58は、図4(A)および(B)に示すように、本体ベースプレート15上に据え付けられたベース70上の受台71に荷重検知機構72を介して立設され、受台71上に使用済制御棒(CR)57を略垂直かつ回転しないように支持されている。

0031

制御棒支持装置58は、例えば中空角管形状で高さ方向に数分割可能に連結された支柱73およびフレーム部材を組み立てたフレームアッセンブリ74と、上記支柱73の上部に固定され、使用済制御棒(CR)57のハンドル57aをサポートするハンドル受け75と、上記支柱73の側面に固定されてCR57を拘束するスイングクランプ装置76と、前記支柱71に連結管77を介して連結される吸引管78と、上記連結管77の吸引口を開閉するエアシリンダ79およびパッド80と、吸引管78に下端に取り付けられた継手81を有し、この継手80を介して吸引管77は切断粉回収装置28の吸引ホース33(図1参照)に接続される。

0032

スイングクランプ装置75はCR57の長手方向(軸方向)に沿って複数台設けられ、CR57のウイング部をクランプし、拘束するようになっている。

0033

また、支柱73はCR57のタイロッド57b側に向って長手方向略全長に亘ってスリットが切られており、支柱73は切断粉回収装置28の回収操作により、切断粉の吸引回収がスリット部分により行なわれるようになっている。

0034

さらに、制御棒支持装置58は、CR57のシース部(ウイング部)57cとスピードリミッタ84との境界部であるフィン部57dを両側から拘束する中空角筒状、例えば中空五角形状のスピードリミッタ押え85を備える。スピードリミッタ押え85はフレームアッセンブリ74の短尺支柱86に固定されたエアシリンダ87により移動操作される。

0035

スピードリミッタ押え85のフィン切断部周りにもスリットが切られており、このスリット部分によりフィン切断時に発生する切断粉を吸引回収を行なうために、切断粉回収装置28の吸引ホース(図1参照)は継手88を介して継がれる。

0036

前記短尺支柱86はベース70に固定されており、このベース70は本体ベースプレート15にボルト固定で設置され、図示しない治工具により遠隔操作にて着脱自在に取り付けられる。

0037

また、CR57の真下に受台71が設置され、この受台71で切断されたスピードリミッタ84を受け止める。受台71上にはスピードリミッタ84の荷重を検知する荷重検知機構72が設けられる。受台71上には、図4(B)に示すように、スピードリミッタ84が載置されるプレート90と、このプレート90に固定され、受台71に形成された穴を上下摺動自在に接続されたロッド91と、このロッド91の外周に、受台71とプレート90との間に取り付けられた圧縮ばね92と、受台62に取り付けられ、スピードリミッタ84の荷重により、上記プレート90が下側に一定寸法動いたことを検知するリミットスイッチ93と、プレート90の下方への動きを一定寸法に維持させるストッパ94とを備える。

0038

また、水中レーザ切断装置10の本体フレーム60は型鋼を起立させて組み合されたフレーム組立構造を有する。本体フレーム60には対をなすガイドレール100が等間隔に略垂直に設けられる。対をなすガイドレール100に沿って昇降する昇降テーブル17が設けられ、この昇降テーブル17は昇降機構18により上下に駆動せしめられる。

0039

昇降機構18はモータ駆動スプロケットチェーン機構102を図3(A),(B)および図4(A),(B)に示すように備える。スプロケットチェーン機構102は、昇降モータ103の出力軸減速ギヤ装置104を介して回転駆動されるドライブスプロケット105とドリブンスプロケット106との間に動力伝達チェーンとしてのローラチェーン107が巻き掛けられ、このローラチェーン107に昇降テーブル17が取り付けられる。昇降テーブル17は、具体的にはローラチェーン107の両端に取り付けられた端末金具108に固定ナット109等の締着手段により固定される。ドライブスプロケット105は本体フレーム60の頂部に設けられ、ドリブンスプロケット106は本体フレーム60のベース62近くに設けられる。

0040

また、昇降テーブル17上には二次元移動機構を構成するXYテーブル110が対をなすように対向して設けられ、このXYテーブル110上に切断用レーザユニット19を構成するFCB切断用レーザユニット111が一対対向して設けられる。このレーザユニット111は燃料チャンネルボックス支持装置56に支持されたFCB55の対角線上コーナ部に対向して設置され、FCB55の対角線コーナ部を同時2箇所レーザ切断するようになっている。FCB切断用レーザユニット111はXYテーブル110により左右および前後の二次元移動可能に設けている。

0041

XYテーブル110は、図5に示すように、下部プレート115と、この下部プレート115の左右方向(X方向)にスライド自在に支持された上部プレート116と、この上部プレート116の前後方向(Y方向)にスライド自在に支持された載置プレート117とを有する。上部プレート116は下部プレート115上に設けられ、X方向に延設される対をなすガイドレール118を有し、このガイドレール118上に上部プレート116下部に設けられたスライドローラ119がスライド自在に係合する。スライドローラ119は左右のガイドレール118に例えば2個ずつ合計4個係合している。

0042

上部プレート116は可逆回転可能な左右駆動モータ120の駆動力により、下部動力伝達機構121を介して左右方向(X方向)に駆動せしめられる。左右駆動モータ120は下部プレート115の下部に設けられ、そのモータ出力は、下部動力伝達機構123を介して上部プレート116を左右方向に進退駆動させている。下部動力伝達機構123は、例えばギヤベルト機構124とこのギヤベルト機構124に連結されたスクリューシャフト機構125とから構成される。

0043

ギヤベルト機構124は左右駆動モータ120の出力軸に軸装されたドライブギア127と、このドライブギヤ127の回転駆動力歯付ベルト128を介して伝達されるドリブンギヤ129とを有し、このドリブンギヤ129がスクリューシャフト機構125のスクリューシャフト130に軸装される。スクリューシャフト130は上部プレート116下部に固定されたボールナット131にねじ結合される。スクリューシャフト130は左右駆動モータ120のモータ出力によりギヤベルト機構124を介して回転駆動され、このスクリューシャフト130の回転駆動により、上部プレート116はガイドレール118上をX方向にスライドせしめられる。

0044

また、載置プレート117は、可逆回転可能な前後駆動モータ135の駆動力により、上部動力伝達機構136を介して前後方向(Y方向)に駆動せしめられる。前後駆動モータ135は上部プレート116上の一側部に設けられ、そのモータ出力は図6に示すように上部動力伝達機構136を介して載置プレート117に伝達され、この載置プレート117を前後方向(Y方向)に進退駆動させるようになっている。上部動力伝達機構136は、下部動力伝達機構123と同様、ギヤベルト機構137とスクリューシャフト機構138とから構成される。

0045

スクリューシャフト機構138はスクリューシャフト140が上部プレート116上で回転自在に支持されて前後方向(Y方向)に延設されており、このスクリューシャフト140に載置プレート127の下部に固定されたボールナット141がねじ結合される。スクリューシャフト140の回転駆動により、載置プレート127が前後方向に移動操作される。

0046

載置プレート127は上部プレート116上に敷設された対のガイドレール144上にスライドローラ145がスライド自在に支持される。スライドローラ145は載置プレート127の下面に取り付けられ、このスライドローラ145がガイドレール144上を摺動することにより、載置プレート127は前後方向(Y方向)に移動せしめられる。

0047

水中レーザ切断装置10に用いられるXYテーブル110は、下部プレート115を昇降テーブル17上で制御棒支持装置58側に直接設置してもよいが、昇降テーブル17自体の一部を下部プレートとしてもよい。

0048

また、XYテーブル110の載置プレート127上に使用済制御棒(CR)切断用レーザユニット150が、図5および図6に示すように、旋回自在に設けられる。

0049

CR切断用レーザユニット150は載置プレート117上のベアリング装置151により回転自在に支持される回転テーブル152と、この回転テーブル152上に設置されるレーザヘッド153と、このレーザヘッド153内に納められたレーザ光の走査光学系155と、走査光学系155を通るレーザ光を放射性長尺物12であるCR57に向って出力するレーザノズル156とを有する。図1のレーザ発振器25で発振されたレーザ光はファイバケーブル26内を案内されて走査光学系155に導かれるようになっている。

0050

CR切断用レーザユニット150を載置する回転テーブル152は、レーザユニット回転モータ156から動力伝達機構157を介して伝達されるモータ出力により回転操作される。動力伝達機構157はレーザユニット回転モータ156から減速装置を介して出力されるモータ出力軸にドライブギヤ158が軸装され、このドライブギヤ158に歯付ベルト159を介してドリブンギヤ160が作動連結している。このドリブンギヤ160は回転テーブル152と一体に形成され、ドリブンギヤ160の回転により、CR切断用レーザユニット150が最大限10数度以内、好ましくは数度の回転角度内で旋回せしめられる。

0051

また、CR切断用レーザユニット150の走査光学系155は、集光レンズ162と反射鏡163、対物レンズ加工レンズ)164とを組み合せたレンズミラー光学系であり、この走査光学系155の途中に可視光反射鏡165が設置され、この可視光反射鏡165は照射レーザ光をそのまま通過させ、反射レーザ光の可視光のみを反射させるようになっており、反射鏡166およびライトガイド167とともに切断状態監視機構170を構成している。

0052

切断状態監視機構170は、被切断物である放射性長尺物のCR57へ照射されるレーザ光による切断が完全でない場合、僅かであるが反射して戻るレーザ光が存在し、この反射レーザ光をレーザヘッド153内の可視光反射鏡165で反射させ、反射鏡166を介してライトガイド167に伝送して集光させており、この反射レーザ光を光伝送ケーブル168により制御装置53(図1参照)に伝送して制御装置53を作動させ、レーザ発振器25を停止させるようになっている。

0053

さらに、CR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153のレーザノズル155側に、噴射ノズル172が設けられており、この噴射ノズル172にアシストガス供給装置21の供給ホース51(図1参照)が接続される。アシストガス供給装置21の供給ホース51から供給されるアシストガス、例えば圧縮空気は噴射ノズル172に案内され、レーザノズル155の周りから被切断物であるCR57に向って吹き出されるようになっている。アシストガスの吹出により、CR57の切断をアシストする一方、レーザヘッド153を冷却し、加工レンズ164の清浄作用を行なうようになっている。

0054

また、レーザヘッド153のレーザノズル155近傍に距離測定機構175が設けられる。距離測定機構175はレーザノズル155と被切断物であるCR57との距離を測定するもので、XYテーブル110の回転テーブル152に取付ボルト等の取付手段で取り付けられる。

0055

距離測定機構175は、CR57のタイロッド57bに接触し、回転する転動ローラ177をリニアゲージ178の先端に有し、このリニアゲージ178をCR57のタイロッド57b側に押し当てるエアシリンダ装置179を有する。リニアゲージ178の先端に転動ローラ177が回転自在に支持されており、リニアゲージ178で転動ローラ177の前後方向の動き量を検出している。リニアゲージ178を取り付けたエアシリンダ装置179はレーザヘッド153の下部フランジ部に固定される。

0056

また、FCB切断用レーザユニット11は、図2および図3(A),(B)に示すように昇降テーブル17上にXYテーブル110が設けられ、このXYテーブル110上に対をなす走行テーブル180が載置テーブルとして設けられる。XYテーブル110は、CR切断用レーザユニット150のXYテーブルを兼ねるようにしてもよい。XYテーブル110は、図3(A),(B)に示すように下部プレート115と、この下部プレート115の左右方向(X方向)にスライド自在に支持された上部プレート116と、この上部プレート116の前後方向(Y方向)に、図7に示すように、スライド自在に支持された載置プレート117とを有する。

0057

図7および図8に示すように、走行テーブル180を昇降テーブル17上に前後方向(Y方向)にスライド自在に支持させてもよい。この場合、上部プレート116を昇降テーブル17上に直接設置したり、上部プレート116が昇降テーブル17の一部を構成するようにしてもよい。

0058

図5および図6に示す可逆回転可能な前後駆動モータ135および上部動力伝達機構138と同様に、上部プレート116上の載置プレート117は、図7および図8に示す前後駆動モータ182および上部動力伝達機構183により、前後方向(Y方向)にスライド自在に設けられる。

0059

載置プレート117は、走行テーブル180の一部を構成している。この載置プレート117は、上部プレート116上に前後方向に間隔をおいて敷設された対のガイドレール185上を摺動自在にスライドしており、例えば2個ずつ4個のスライドローラ186に案内されて摺動する。スライドローラ186は載置プレート117の下部に固設される。

0060

また、載置プレート117と上部プレート116との間に上部動力伝達機構138のスクリューシャフト機構188が設けられ、前後駆動モータ182からのモータ出力により上部動力伝達機構183のギヤベルト機構189を介してスクリューシャフト機構188のスクリューシャフト190が回転駆動され、載置プレート117は上部プレート116に対し前後方向に移動せしめられる。

0061

載置プレート117にはベアリング装置191を介して回転テーブル192が回転角度10数度、例えば数度以内で回転できるように支持され、この回転テーブル192上に流体シリンダとしてのエアシリンダ装置193が設置される。このエアシリンダ装置193によりFCB切断用レーザユニット111のレーザノズル194をFCB55側に進退自在に移動できるようになっている。

0062

FCB切断用レーザユニット111はレーザヘッド195がエアシリンダ装置193上に設けられており、このレーザヘッド195に図1に示すレーザ発振器25からレーザ光がファイバケーブル26を通して伝達され、レーザノズル194からFCB55に向けて照射されるようになっている。

0063

レーザヘッド195内には、図5に示されたレーザヘッド153と同様に、走査光学系196が収納されている。走査光学系196は、集光レンズ197、反射鏡198、対物レンズ(加工レンズ)199を組み合せたレンズミラー光学系で構成される。

0064

FCB切断用レーザユニット111は、CR切断用レーザユニット150と同様、切断状態監視機構200およびアシストガス供給装置21の噴射ノズル201が設けられる。切断状態監視機構200は、CR切断用レーザユニット150の切断状態監視機構170と同じ構成を備え、同じ機能を有する。切断状態監視機構200は可視光反射鏡202、反射鏡203、ライトガイド204および光伝送ケーブル205を有する。

0065

また、FCB切断用レーザユニット111には、レーザノズル194と被切断物であるFCB55との距離を一定間隔に保つ加工間隔保持機構210が設けられる。加工間隔保持機構210はレーザヘッド195の下部に固定される。加工間隔保持機構210は、レーザヘッド195から側方に突出するレーザノズル194と同じ方向に延びるサポート211と、このサポート211の先端に設けられたローラ組立体212とを組み立てて構成され、ローラ組立体212が被切断物であるFCB55に外接することで、レーザノズル194とFCB55との切断間隔が一定になるように保持される。

0066

また、この水中レーザ切断装置10は、FCB切断用レーザユニット111およびCR切断用レーザユニット150にも、レーザ発振器25からのレーザ光をファイバケーブル26を介してレーザヘッド195,153に送り、レーザヘッド195,153内の走査光学系196,154を通し、反射鏡198,163で向きを90度変えた後、対物レンズ(加工レンズ)199,164から被切断物である放射性長尺物12のFCB55およびCR57に照射するようになっている。

0067

レーザ発振器25で発振されたレーザ光を被切断物のFCB55やCR57に照射して切断している間、エアコンプレッサ等の流体コンプレッサ50からの圧縮空気等のアシストガスを供給ホース51を介して各噴射ノズル201,172に供給し、噴射ノズル201,172からレーザ光の照射部に向って噴射され、被切断物のFCB55やCR57の切断をアシストするようになっている。

0068

さらに、この水中レーザ切断装置10には図1に示すように回収装置20として切断粉回収装置28と放射性物質回収装置29とが設けられる。

0069

切断粉回収装置28は、切換弁34により、各吸引ホース33を介して燃料チャンネルボックス支持装置56の継手69(図3(A)参照)や、制御棒支持装置58の継手81および88(図4(A)および(B)参照)にそれぞれ接続される。切換弁34は図1に示すように、吸引ホースにより吸引ポンプ35に接続され、この吸引ポンプ35はサイクロンセパレータ等のセパレータ36に接続され、セパレータ36からは2つに分かれ、片方は回収タンク37へ、他方はフィルタ38を介してホース39により清浄水を貯蔵プール11内に戻すようになっている。切断粉回収装置28の各ホースの途中に、例えば3箇所設けられた圧力計40は、回収タンク37およびフィルタ38の目詰まりを監視するものである。

0070

また、放射性物質回収装置29は回収カバー41が放射性長尺物支持装置16、具体的には図2に示す燃料チャンネルボックス支持装置56および制御棒支持装置58の上部をそれぞれ覆うように設置される。回収カバー41には回収ホース42を介して湿分分離ドレンである湿分分離器43が接続され、この湿分分離器43にエア吸引管45と回収ホース46とが接続されており、回収ホース46はフィルタ47を介して排風機48に接続される。排風機48はフィルタ47で清浄化されたエアを排出ホース49により大気中に放出するようになっている。

0071

さらに、オペレーションフロア30上に設置される制御装置53は、放射性長尺物支持装置16としての燃料チャンネルボックス支持装置56および制御棒支持装置58、XYテーブル110、走行テーブル180、昇降機構18、切断用レーザユニット19としてのFCB切断用レーザユニット111およびCR切断用レーザユニット150、レーザ発振器25、アシストガス供給装置21の流体コンプレッサ50、回収装置20としての切断粉回収装置28および放射性物質回収装置29に、各制御ケーブル54を介して接続され、制御装置53を操作することにより、前記各装置や機構は運転制御できるように構成されている。

0072

次に、放射性長尺物の水中レーザ切断装置10による水中レーザ切断方法を説明する。

0073

初めに、放射性長尺物12として使用済制御棒(CR)57を切断する手順を説明する。

0074

CR57の切断作業を行なう場合、使用済燃料貯蔵プールや高放射性固体廃棄物貯蔵プール等の貯蔵プール11に予め本体ベースプレート15を据え付けておき、この本体ベースプレート15上に放射性長尺物支持装置16としての制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56を遠隔操作にて設置し、固定する。制御棒支持装置58および燃料チャンネルボックス支持装置56にはXYテーブル110、昇降機構18、CR切断用レーザユニット150が取り付けられる。

0075

レーザ光発振器25は原子炉建屋外に設置し、レーザユニット25からのファイバケーブル26をCR切断用レーザユニット150およびCB切断用レーザユニット111にそれぞれ接続する。

0076

回収装置20としての切断粉回収装置28は使用済燃料貯蔵プールあるいは高放射性固体廃棄物貯蔵プール等の貯蔵プール11内に設置する。

0077

二次生成物中に含まれる放射性物質を回収する放射性物質回収装置29はオペレーションフロア30上に設置する。但し、放射性物質回収装置29の回収カバー41は仮置とする。また、アシストガスを供給するアシストガス供給装置21の流体コンプレッサ50はオペレーションフロア30上に設置する。

0078

制御装置53もオペレーションフロア30上に設置し運転制御できる状態にする。この状態でガス供給装置20の流体コンプレッサ50を動作させ、次に、レーザ光発振器25を動作させる。

0079

専用の吊り具(図示せず)によりCR57のハンドルを制御棒支持装置58のハンドル受け75に取り付ける。次に、CR57を把持し、起立状態に支持するために、図4(A)に示すように、スイングクランプ71を動作させ、CR57のシース(ブレード部)57bをフレームアッセンブリ63に拘束させる。

0080

続いて、図2および図4(B)に示すスピードリミッタ押え85を動作させCR57のスピードリミッタ84を両側より挟み込んで拘束する。このようにして、制御棒支持装置58により使用済制御棒57を拘束し、貯蔵プール11内の水中で起立状態に支持する。

0081

その後、CR57のレーザ切断作業入り、回収装置20としての切断粉回収装置28の切換弁34を動作させ、吸引ホース33からの吸引を可能とし、吸引ポンプ35を動作させて、吸引を開始する。回収装置20の他方の放射性物質回収装置29は、回収カバー41を制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56の上部を覆うように設置する。そして、放射性物質回収装置29の排風機48を動作させる。

0082

次に、図2および図4(A),(B)に示すように、昇降機構18の昇降モータ103を駆動させ、昇降テーブル17、XYテーブル110、CR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153をCR57のスピードリミッタ84を切り離すため、スピードリミッタ84とCR57のブレード部57cの切断高さ位置へ移動させる。

0083

続いて、XYテーブル110を駆動させてCR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153をCR57からスピードリミッタ84を切り離すブレード(フィン)切断開始点へセットする。

0084

再び、XYテーブル110を駆動させレーザヘッド153のレーザノズル155の切断動作を行なう。このとき、図5に示すように、距離測定機構175によりレーザノズル155と被切断物であるCR57との距離を測定し、制御装置53(図1参照)に伝送する。この伝送により、制御装置53はXYテーブル110を制御してレーザノズル155と被切断物との距離を所定の距離にする。

0085

同時にアシストガス供給装置21の流体コンプレッサ50としてのエアコンプレッサから圧縮空気がレーザヘッド153の噴射ノズル172(図5および図6参照)へ送られ、送られた圧縮空気は噴射ノズル172から噴射せしめられる。また、このときにはレーザ発振器25を動作させてレーザ光をレーザヘッド153のレーザノズル155より照射し、図9に示すように横断面十字形の使用済制御棒(CR)57のスピードリミッタ84を切り離すように、CR57のフィン部57dを2箇所切断する。このとき、図5に示された切断状態監視機構170により、スピードリミッタ84のフィン部57dの切断状況を確認でき、もし切断されていなければ切断されてない部分をもう一度切断するようにセットされている。

0086

なお、CR57の切断が完了するとレーザ光(図示せず)の照射と圧縮空気(図示せず)の噴射は停止せしめられる。

0087

CR57からスピードリミッタ84を切り離すレーザ切断が完了すると、XYテーブル110が駆動されてレーザヘッド153をCR57から後退させ、CR57が制御棒支持装置58から容易に取り外され、再取付できる位置まで移動せしめられる。回収装置20の放射性物質回収装置29に備えられた排風機48は停止せしめられる。

0088

その後、放射性物質回収装置29の回収カバー41を制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56を覆う上部より取り外す。そしてスピードリミッタ押え85を動作させ、CR57のスピードリミッタ84を両側より後退させ、挟み込み拘束を解除する。

0089

次に、制御棒支持装置58のスイングクランプ76を動作させCR57のシース(ブレード)57cを解放し、フレームアッセンブリ63へのCR57の拘束を解除する。そして、専用の吊り具(図示せず)によりCR57を図4(A)に示す制御棒支持装置58のハンドル受け75より取り外し、CR57を180゜回転させたのち再びハンドル受け75に取り付ける。続いて、スイングクランプ76を動作させ、CR57のシース(ブレード)57cをフレームアッセンブリ63に拘束させる。その後、スピードリミッタ押え59を動作させCR1のスピードリミッタ4を両側より挟み込んで拘束する。

0090

放射性廃棄物回収装置21の回収カバー41は、制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56の上部を覆うように設置された後、放射性廃棄物回収装置21の排風機48を動作させる。

0091

続いて、XYテーブル110を駆動させCR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153をCR57のスピードリミッタ84のフィン57c切断開始点へセットする。

0092

そして、再び、XYテーブル110を駆動させてレーザヘッド153のレーザノズル155からレーザ光を照射してレーザ切断動作を行なう。このとき、図5に示す距離測定機構175によりレーザノズル155と被切断物との距離を測定し、測定信号を制御装置53に伝送する。この伝送により、制御装置53はXYテーブル110を制御してレーザノズル155と被切断物との距離が所常時定の距離となるようにセットされる。

0093

同時に、放射性廃棄物回収装置21のエアコンプレッサ50から圧縮空気がレーザヘッド153の噴射ノズル172へ送られて噴射せしめられる。一方、このときにはレーザ発振器25を動作させレーザ光をCR切断用レーザユニット150により、CR57に照射し、CR57のスピードリミッタ84のフィン57dの2箇所を切断する。このフィン切断状況は、切断状態監視機構170により確認でき、もし切断されていなければ切断されていない部分をもう一度切断するようにセットされる。

0094

なお、切断が完了するとCR切断用レーザユニット150からのレーザ光の照射と放射性物質回収装置29のエアコンプレッサからの噴射は停止せしめられる。

0095

これによりCR57のスピードリミッタ84のフィン57c切断は完了する。

0096

CR57のスピードリミッタ84のフィン切断が4箇所完了すると、スピードリミッタ84は切り離され、その自重によりCR57のシース(ブレード部)57cより離れ、図4(A)および(B)に示すように受台71に載置される。この載置状態を荷重検知機構72により検出することで確実に切断されたことが確認できる。

0097

次に、XYテーブル110を再び駆動させてレーザヘッド153を、CR57が制御棒支持装置58から取り外し、再取付できる位置まで後退させる。

0098

図1に示される切断粉回収装置28の切換弁34を、図4(B)の継手88接続用の吸引ホースへの継ぎから、図4(A)の継手81接続用吸引ホース33に切り換え吸引操作が続けられる。

0099

次に、昇降機構18の昇降モータ103を駆動させ昇降テーブル17、XYテーブル110、CR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153をCR57のタイロッド57a切断高さ位置に移動させる一方、XYテーブル110を駆動させCR切断用レーザユニット150のレーザヘッド153をCR57のタイロッド切断開始点へセットする。

0100

昇降機構18の昇降モータ103を駆動させレーザヘッド153のレーザノズル155を上から下へ制御棒(CR)57の長手方向に動作させ、水中にてレーザ切断を行なう。このとき図5に示す距離測定機構175によりレーザノズル155と被切断物との距離を測定し制御装置53(図1参照)に伝送される。この伝送を受けて制御装置53はXYテーブル110を運転制御し、レーザノズル155と被切断物との距離を所定の距離に維持させる。

0101

同時に、放射性物質回収装置29のエアコンプレッサ150から圧縮空気がレーザヘッド153の噴射ノズル172へ送られ噴射せしめられる。このときには、レーザ発振器25からのレーザ光がCR切断用レーザユニット150に導かれて、レーザヘッド153のレーザノズル155より照射せしめられ、使用済制御棒57のタイロッド57bがレーザ切断される。このタイロッド切断状態は、切断状態監視機構170により確認できる。もし切断されていなければ切断されてない部分をもう一度レーザ切断するようにセットする。また、このレーザ切断時、図4(A)に示すように切断高さ位置に合わせてエアシリンダ79を開放させるように動作させて、パッド80を開閉し切断粉の部分吸引を行なうようになっている。

0102

切断粉回収装置28はCR57のタイロッド57bの切断で発生する切断粉を、CR57の切断位置に合せて切断粉の吸収回収装置を制御可能に位置調整し、切断粉の部分吸収を行なうようにしたもので、CR57のタイロッド57bの切断により発生する切断粉を小さなエネルギで効率よく有効的に回収できる。

0103

なお、切断が完了するとレーザ光(図示せず)の照射と圧縮空気(図示せず)の噴射は停止せしめられる。

0104

CR57のタイロッド57bの切断が完了したら、XYテーブル110を再び駆動させてレーザヘッド153を制御棒支持装置58から後退させ、CR57を制御棒支持装置58から取り外し、再取付できる位置まで移動させる。そして、切断粉回収装置28の吸引ポンプ35を停止させる一方、放射性廃棄物回収装置29の排風機48の作動を停止させる。その後、放射性廃棄物回収機構29の回収カバー41を制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56の上部より取り外し、撤去する。

0105

また、CR57のスピードリミッタ84を拘束していたスピードリミッタ押え85を動作させ、CR57のスピードリミッタ84を両側より遠ざけて挟み込み拘束を解除する。

0106

続いて、専用の吊り具(図示せず)により半割りされたCR57の片方(1つ)を掴む一方、専用の吊り具で掴んだ半割CR57側のスイングクランプ76(図4(A)参照)を動作させ、CR57のシース(ブレード部)57cのフレームアッセンブリ63への拘束を解除する。また、専用の吊り具(図示せず)で掴んだ半割CR57を制御棒支持装置58から取り外し、所定の場所にあるラック(図示せず)へ移動させて収納させる。もう片側の半割制御棒57についてもスイングクランプ76を動作させシース(ブレード部)57cのフレームアッセンブリ63への拘束を解除し、専用の吊り具により制御棒支持装置58から取り外し、所定の場所にあるラックへ移動し収納する。

0107

スピードリミッタ84についても専用の吊り具により吊り上げ、所定の場所にあるラック(図示せず)へ移動させ、収納させる。この収納によりCR57の水中でのレーザ切断作業が完了する。

0108

図10は、放射性長尺物12として使用済燃料チャンネルボックス55を水中にてレーザ切断するFCB切断手順を示すものである。

0109

水中レーザ切断装置10により角筒状の使用済燃料チャンネルボックス55を貯蔵プール11内の水中にてレーザ切断処理する場合、CR切断用レーザユニット150を図示しない遠隔取外し治具を用いて遠隔操作により取り外し、XYテーブル110を制御棒支持装置58側から燃料チャンネルボックス支持装置56側へ移動させる。燃料チャンネルボックス支持装置56は貯蔵プール11に据え付け(固定され)た本体ベースプレート15に遠隔操作にて図示しない専用の吊り具を用いて着脱自在に取り付けられる。

0110

そして、図3(A)に示すように、FCB切断用レーザユニット111の1台をXYテーブル110に、残りの1台を走行テーブル180上に取り付け、設置する。昇降テーブル17上に一対のFCB切断用レーザユニット111,111を対向させて設置する。

0111

その後、図示しない専用の吊り具により、使用済燃料チャンネルボックス(FCB)55から図10に示すクリップ215を取り除き、続いてスペーサ216を取り外して除去する。FCB55からクリップ215およびスペーサ216を取り除いたFCB55を、図2に示す燃料チャンネルボックス支持装置56のガイド機構66のロッド状あるいは円筒状ガイド66aに案内させて起立状態に取り付ける。

0112

続いて、FCB拘束機構65の各対の拘束シリンダ67を動作させ、それぞれ対をなすFCB押えピストンロッド68でFCB55の対角線上コーナ部を両側から挟持して拘束し、FCB55を起立状態に支持する。その際、ガイド機構66のガイド66aはFCB拘束機構65の一部を構成している。

0113

このようにして、燃料チャンネルボックス支持装置56にFCB55を貯蔵プール11内で起立状態に支持させることにより、FCBレーザ切断作業の準備が完了し、続いてFCB55のレーザ切断作業に入る。

0114

FCB55のレーザ切断作業開始に先立ち、回収装置20の切断粉回収装置28の切換弁34を動作させ、切断粉回収装置28の吸引ホース33を図3(A)に示す燃料チャンネルボックス支持装置56の継手69に継がるように切り換える。切換弁34の切換後、吸引ポンプ35を動作させ、吸引を開始する一方、放射性物質回収装置29の回収カバー41を制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56の上部を覆うように設置する。この設置後に、排風機48を動作させ、排風を開始する。

0115

次に、オペレーションフロア30上の制御装置53を制御して、図3(A)および(B)に示すように、XYテーブル110を駆動させFCB切断用レーザユニット111のレーザヘッド195をFCB55側へ移動させる。続いて、昇降機構18の昇降モータ103を駆動させて昇降テーブル17を昇降させ、FCB切断用レーザユニット111のレーザヘッド195をFCB55の拘束位置から90゜ずらした対角線上コーナ部の切断高さ位置へ移動させる。

0116

その後、制御装置53により、XYテーブル110および走行テーブル180を駆動させ、FCB切断用レーザユニット111のレーザヘッド195をFCB55の対角線上コーナ部切断開始点へセットする。

0117

昇降機構18の昇降モータ103を駆動させ、各レーザヘッド195のレーザノズル194を上から下へ動作させ、貯蔵プール11の水中にて2箇所同時にレーザ切断を行なう。このとき、図7に示すように、切断状態監視機構200によりFCB55の対角線上コーナ部切断状況が確認でき、もし切断されていなければ切断されてない部分をもう一度切断するようにセットしている。

0118

同時に、アシストガス供給装置21のエアコンプレッサ50から圧縮空気が図7および図8に示すレーザヘッド195の噴射ノズルへ送られて噴射させ、FCB55の切断操作をアシストしている。また、レーザ発振器25から発振されるレーザ光をFCB切断用レーザユニット110により、FCB55に照射し、FCB55の対角線上コーナ部2箇所を同時に水中にてレーザ切断する。

0119

なお、このレーザ切断が完了すると、レーザ光の照射と圧縮空気の噴射は停止せしめられる。

0120

レーザ切断が完了したら、XYテーブル110および走行テーブル180を駆動させてFCB55から遠ざけ、レーザヘッド195からFCB55を取外しできる位置まで後退させる。

0121

続いて、切断粉回収装置28の吸引ポンプ35のポンプ作動を停止させる一方、放射性物質回収装置29の排風機48の作動を停止させる。また、放射性物質回収装置29の回収カバー41を制御棒支持装置58と燃料チャンネルボックス支持装置56の上部より取外す

0122

その後、専用の吊り具(図示せず)により半割りされたFCB55の片方(1つ)を掴み、掴んだ半割FCB55側のFCB拘束シリンダ65aを動作させ、FCB55への拘束を解除する。

0123

専用の吊り具で掴んだ半割FCB55を燃料チャンネルボックス支持装置56のFCB拘束機構65から取り外し、所定の場所にある図示しないラックへ移動させ、収納させる。残りの片側の半割FCB55についてもFCB拘束シリンダを動作させFCB55への拘束を解除し、専用の吊り具により燃料チャンネルボックス支持装置56のFCB拘束機構65から取外し所定の場所のラックへ移動させ、収納させる。

0124

FCB55の各半割使用済燃料チャンネルボックスを図示しないラックに収納させ、格納することによりFCB55の水中レーザ切断作業が完了し、次の放射性長尺物12の水中レーザ切断作業に備えられる。ラックに格納される半割使用済燃料チャンネルボックスはほぼく字状あるいはL字状となるので積み重ね格納が可能になり、貯蔵密度が大きくなり、貯蔵スペースを格段に少なくすることができる。

0125

この放射性長尺物の水中レーザ設置装置10は、1台の切断装置で使用済燃料チャンネルボックス55だけでなく、使用済制御棒57の水中レーザ切断を行なうことができる。このように、複数種類の放射性長尺物の水中レーザ切断が1台の水中レーザ切断装置10で可能となるので、レーザ切断を効率よく短時間で行なうことができる。放射性長尺物は、使用済燃料チャンネルボックス55や使用済制御棒以外の長尺物であってもよい。

0126

水中レーザ切断装置10は、切断用レーザユニット19で放射性長尺物12に照射されるレーザ光を絞り込み、レーザ光のエネルギ密度を高めた切断操作となるので、レーザ切断による開口幅を小さくし、高速切断させることが可能となって、切断効率を向上させるとともに、回収装置20を設けて切断粉やガス状放射性物質を回収するようにしたので、水中レーザ切断時に周囲の水質を汚損させることもない。

発明の効果

0127

本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置によれば、同一設備で使用済制御棒や使用済燃料チャンネルボックス等の複数種類の放射性長尺物を高速水中レーザ切断でき、作業時間が短かくなり、作業員被曝作業を低減させることができ、さらに、レーザ切断による開口幅を狭くできるので切断粉の廃棄物量を大幅に低減させることができる。

0128

また、回収装置を設けて切断粉や放射性物質を外部に拡散するのを確実かつ有効的に防止でき、水中レーザ切断時に周囲の水質を汚すことなく維持でき、さらに、水中レーザ切断で貯蔵効率のよい形状に切断することができて貯蔵効率を向上させ、貯蔵スペースを小さくすることができる優れた効果を奏する。

図面の簡単な説明

0129

図1本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置の一実施形態を示す全体的なシステム構成図。
図2本発明に係る放射性長尺物の水中レーザ切断装置の一実施形態を示す斜視図。
図3(A)および(B)は水中レーザ切断装置を構成する燃料チャンネルボックス支持装置を正面および側面からそれぞれ見た構成図。
図4(A)および(B)は水中レーザ切断装置を構成する制御棒支持装置を正面および側面からそれぞれ見た構成図。
図5CR切断用レーザユニットおよびXYテーブルを示す詳細図。
図6CR切断用レーザユニットおよびXYテーブルを示す平面図。
図7FCB切断用レーザユニットおよび走行テーブルを示す詳細図。
図8FCB切断用レーザユニットおよび走行テーブルを部分的に省略して示す平面図。
図9使用済制御棒の切断作業手順およびレーザ切断位置を示す図。
図10使用済燃料チャンネルボックスの切断作業手順およびレーザ切断位置を示す図。

--

0130

10 水中レーザ切断装置
11貯蔵プール
12放射性長尺物
15本体ベースプレート
16 放射性長尺物支持装置
17昇降テーブル
18昇降機構
19切断用レーザユニット
20回収装置
21アシストガス供給装置
25レーザ発振器
26ファイバケーブル
28切断粉回収装置
29放射性物質回収装置
30オペレーションフロア
32回収用ホッパ
33吸引ホース
34切換弁
35吸引ポンプ
36セパレータ
37回収タンク
38フィルタ
39ホース
40圧力計
41 回収カバー
42回収ホース
43湿分分離器
44還流ホース
45エア吸引管
46 回収ホース
47 フィルタ
48排風機
49排出ホース
50流体コンプレッサ(エアコンプレッサ)
51供給ホース
53制御装置
54制御ケーブル
55使用済燃料チャンネルボックス(FCB)
56燃料チャンネルボックス支持装置
57使用済制御棒(CR)
58制御棒支持装置
60本体フレーム
62ベース
63フレームアッセンブリ
64受台
65 チャンネルボックス拘束機構
66ガイド機構
66aガイド
67拘束シリンダ
68 FCB押えピストンロッド
69継手
70 ベース
71 受台
72荷重検知機構
73支柱
74 フレームアッセンブリ
75ハンドル受け
76スイングクランプ装置
77連結管
78吸引管
79エアシリンダ
80パッド
81 継手
84スピードリミッタ
85 スピードリミッタ押え
86短尺支柱
88 継手
90 プレート
91ロッド
92圧縮ばね
93リミットスイッチ
94ストッパ
100ガイドレール
102スプロケットチェーン機構
103昇降モータ
104減速ギア装置
105ドライブスプロケット
106ドリブンスプロケット
107ローラチェーン
110 XYテーブル
111 FCB切断用レーザユニット
115 下部プレート
116 上部プレート
117 載置プレート
118 ガイドレール
119スライドローラ
120左右駆動モータ
123 下部動力伝達機構
124ギヤベルト機構
125スクリューシャフト機構
127ドライブギヤ
128歯付ベルト
129ドリブンギヤ
130 スクリューシャフト
131ボールナット
135前後駆動モータ
136 上部動力伝達機構
137 ギヤベルト機構
138 スクリューシャフト機構
140 スクリューシャフト
141 ボールナット
144 ガイドレール
150 CR切断用レーザユニット
151ベアリング装置
152 回転テーブル
153レーザヘッド
154走査光学系(レンズミラー光学系)
155レーザノズル
156レーザユニット回転モータ
157 動力伝達機構
158 ドライブギヤ
159 歯付ベルト
160 ドリブンギヤ
162集光レンズ
163反射鏡
164対物レンズ(加工レンズ)
165可視光反射鏡
166 反射鏡
167ライトガイド
168光伝送ケーブル
170切断状態監視機構
172噴射ノズル
175距離測定機構
177転動ローラ
178リニアゲージ
179エアシリンダ装置
180走行テーブル(載置テーブル)
182 前後駆動モータ
183 上部動力伝達機構
185 ガイドレール
186 スライドローラ
188 スクリューシャフト
189 ギヤベルト機構
190 スクリューシャフト
191 ベアリング装置
192 回転テーブル
193 エアシリンダ装置
194 レーザノズル
195 レーザヘッド
196 走査光学系
197 集光レンズ
198 反射鏡
199 対物レンズ(加工レンズ)
200 切断状態監視機構
201 噴射ノズル
202 可視光反射鏡
203 反射鏡
204 ライトガイド
205 光伝送ケーブル
210加工間隔保持機構
211サポート
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