JP3119090B2 - 水中レーザ加工装置及びその装置を用いた水中施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中の構造物に対し、
レーザ光を照射して表面処理，溶接を行う加工装置及び
加工方法に係り、特に原子力発電プラントの圧力容器内
部を構成する構造物及び機器を炉水を満たした状態で行
う前記構造物及び機器の補修に用いる装置及びその補修
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子炉炉内の熱加工による補修は、長期
間稼働した原子炉の内部がγ線の線当量が高く、補修施
工の際に装置及び作業者の被爆低減が必要なことから、
γ線の遮蔽体である炉水を満たしたまま作業することが
望ましい。すなわち、原子炉圧力容器内部の構造物及び
機器に対する表面改質や溶接施工には、水中での施工が
望ましい。また、橋梁，船舶の補修に対しても構造物，
機器を水中で熱加工する技術の必要性が生じてきてい
る。

【０００３】水中で用いる構造物に対し溶接，表面処理
等の熱加工を行う場合、加工部周辺の水を排除せずに加
工を行う湿式法では、加工部にブローホール等の欠陥が
生じやすく加工部の品質が低いため、信頼性の点で問題
がある。特に、補修部分について高い信頼性が要求され
る原子炉炉内の溶接，表面処理補修に対しては、欠陥の
少ない加工法が必要である。以上のことから、補修を行
う部分の水を部分的に排除し、加工を行う局部乾式法が
提案されている。

【０００４】局部乾式法でも、特に加工の熱源としてレ
ーザを用いる場合は、加工部周辺に残存するわずかな水
分により、レーザ照射系の曇り、結露によりレーザビー
ムの散乱が起こり、加工能率が低下するため、レーザ加
工機チャンバ内の水分をできるだけ少なくするための技
術が重要である。これに関しては多くの技術が検討され
ている。

【０００５】例えば、特開昭63−215392号，特開昭63−
242483号，特開平3−146286 号，特開平4−249799号，
特開平5−31591 号等に水中におけるレーザトーチ周囲
およびレーザ照射部を局所的に排除しドライ化させる技
術が開示されている。これらの方法は、湿式法に比べて
欠陥の少ない加工部分が得られる補修方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法は実
際に施工する場合の問題点が考慮されていない。すなわ
ち、実際の原子炉炉内の補修を考えた場合、水中加工機
を水中で、施工予定部まで移動させた後、施工を開始す
ることになる。上記方法はすべて施工装置内部に水の侵
入を防ぐ水シールド（チャンバ）の一部が水環境に対し
開放されている（完全な閉鎖系には、なっていない）た
め、施工装置を水中で移動する際、施工装置内部への水
の侵入を防ぐためには、常にガス，水流を流してウォー
ターカーテンを形成している必要がある。しかし、水の
侵入を完全に防ぐためには、ガス，水流の流量を十分大
きくすれば、水の侵入を防ぐことも可能であると考えら
れるが、その場合は流量を十分大きくするために、高圧
ガス，高圧水流の発生装置が必要となり、また水シール
ドが高圧ガス，高圧水流の圧力に耐えられるだけ強度を
もつ必要がある。また、上記装置とすることができたと
しても、炉の底部を補修するため、下向きに施工する場
合は、装置内部への水の侵入はあまり問題とならない
が、炉内側部の施工においては施工装置を横向きにする
必要がある。その場合、水中加工機の開放部に対向する
壁が十分近くないと、高圧ガスは比重の軽さのため上側
に行こうとするため、施工装置の下側のウォーターカー
テンの形成が不十分となり、水の侵入が予想される。つ
まり、従来知られている水中加工機で横向きの加工を行
う場合は、対向する壁が十分近いことが前提となってい
るのである。そのため、いずれも構造物の加工予定部に
加工装置を使用する時の装置内部への水分の混入の恐れ
や、照射光学系に曇りや結露が生じる恐れがある。アー
クを用いた熱加工では問題にならなかったわずかの水分
もレーザを熱源とする加工では、レーザ照射光学系の曇
りや結露となる。特にレーザ光の照射による切断，溶
接，表面処理等の施工はレーザビームのエネルギーが高
く、材料も高温に加熱されるため、施工中にレーザトー
チあるいはその周りの温度が上昇し、外界との温度差が
大きくなって、施工中の結露が生じ、施工時に不具合が
発生する恐れがあった。すなわち、レーザのレンズに結
露した場合、レーザビームの異常散乱が起こるため、集
光力の低下、また結露部分のレンズの発熱による加工装
置の故障等が予想される。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点を考慮し、水
中において任意の形状を有する構造物に任意の姿勢で施
工することが可能で、レーザ照射光学系等の光学機器が
結露することなく、従って高効率のレーザ加工ができる
水中加工装置及び水中構造物の加工方法を提供するもの
である。

【０００８】また、上記目的を達成するための装置を用
いることにより、副次的な目的として、水中構造物を構
成する金属材料の鋭敏化を測定する手段を兼ね備えるこ
とができ、金属材料の補修を要する部分（鋭敏化部分）
の探索とその部分の施工が同時にでき、施工時間の短縮
ができる。また、水中構造物表面に形成した溶射膜をレ
ーザ光で溶融させることによる、表面の合金化も副次的
目的の一つである。また、金属成分を含む溶液を通して
レーザ照射することにより、新たに表面層を形成するこ
とも副次的目的の一つである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明の請求項１によれば集光レンズを備えたレー
ザトーチ，該レーザトーチの照射位置を変えるためのレ
ーザトーチ駆動機構及び該レーザトーチとその駆動機構
を収容するレーザトーチ収納室を有する水中レーザ加工
装置であって、前記レーザトーチ収納室はレーザ光を照
射する部分に前記レーザトーチを前記収納室より出入れ
可能に可動可能の仕切壁又は前記レーザ光を照射する部
分にレーザ光透過シールド板が固定されていることを特
徴とする水中レーザ加工装置が提供される。

【００１０】また、上記仕切壁が開閉機構を備えること
が好ましい。

【００１１】また、上記仕切壁の一部がレーザ光の波長
を透過する材料からなることが好ましい。

【００１２】また、上記仕切壁が開閉機構を備え、かつ
前記レーザトーチを被加工物表面に近づけることができ
るような前記レーザトーチの前進機構を備えることが好
ましい。

【００１３】また、請求項２によれば、請求項１におい
て、前記収納室はレーザ光照射の前方側に被加工物の前
記レーザ光照射面を被い、その中の水を気体によって置
換する機構を備える室を有する水中レーザ加工装置が提
供される。

【００１４】また、本発明の請求項３によれば、集光レ
ンズを備えたレーザトーチ，該レーザトーチの照射位置
を変えるためのレーザトーチ駆動機構及び該レーザトー
チとその駆動機構を収容し水に対して密閉構造を有する
レーザトーチ収納室を有する水中レーザ加工装置であっ
て、前記レーザトーチ収納室はレーザ光を照射する部分
にレーザ光透過シールド板が固定されており、前記収納
室の前記レーザ光照射の前方側に被加工物の前記レーザ
光照射面を被う室が前記収納室に対して独立移動可能に
設けられ、前記室は中の水を気体で置換する手段を有す
ることを特徴とする水中レーザ加工装置が提供される。

【００１５】また、上記の前記２室の室内雰囲気が連結
または遮断できる機構を備えることが好ましい。

【００１６】また、請求項４によれば、請求項１〜３の
いずれかに記載の前記収納室及び室の少なくとも一つに
水排除機構，ガス注入機構，排ガス機構，排塵機構，ガ
ス流量監視機構，圧力監視機構，温度監視機構及び湿度
監視機構のうちから選ばれた少なくとも一つの機構を備
える水中レーザ加工装置が提供される。

【００１７】また、請求項５によれば、請求項１〜３の
いずれかに記載の室の少なくとも一つに、室内を乾燥さ
せるためのガス注入機構，加工時に構造物表面から発生
する蒸発物あるいは微粒子を除去するためのサイドガス
シールド機構及びレーザトーチを乾燥させるガス注入機
構のうち少なくとも一つの機構を備える水中レーザ加工
装置が提供される。

【００１８】また、上記の水中レーザ加工装置におい
て、レーザ光の出射光学系を該水中レーザ加工装置周囲
の水の温度の±３０℃以内の温度に保持する機構を備え
ることが好ましい。

【００１９】また、上記の水中レーザ加工装置におい
て、レーザ光を前記水環境の外側から水中加工装置本体
まで伝送するための光ファイバーを水面上まで水からシ
ールドする伝送管を備えることが好ましい。

【００２０】また、請求項６によれば、請求項２又は３
に記載の前記自由端の水の侵入を防ぐ機構が、可撓性を
有し水中の被加工物の形状に合わせて変形する弾性体か
らなるスカート機構，高圧シールドガスを噴射するカー
テン機構及び高圧水を噴射するカーテン機構のうちの少
なくとも一つであることを特徴とする水中レーザ加工装
置が提供される。

【００２１】また、上記の水中加工装置において、前記
水環境中の被加工構造物の表面に接する部分に水の侵入
を防ぐ機構を備え、かつ水と気体を置換する機構を備え
る室の内面が絶縁性を有することが好ましい。

【００２２】また、上記の自由端に水の侵入を防ぐ機構
を備え、更に水と気体を置換する機構を備える室内に、
水中の被加工物を構成する金属材料の鋭敏化度を検出す
る手段を備えることが好ましい。

【００２３】また、上記の水中レーザ加工装置を用い
て、水中構造物にレーザ照射施工を行うことが好まし
い。

【００２４】また、上記の水中レーザ加工装置を用い
て、水中にあるステンレス鋼または炭素鋼から構成され
る構造物表面に、表面から２０μｍまでの領域における
平均組成が、重量％で、０≦Ｃ≦０.０２，０≦Ｓｉ≦
１，０≦Ｍｎ≦２，０≦Ｐ≦ ０.０４５ ，１０.５≦
Ｎｉ≦１５，１６.５≦Ｃｒ≦２４，２≦Ｍｏ≦３，０
≦Ｎ≦０.２２，０≦Ｎｂ≦０.５，０≦Ｔｉ≦０.５，
０≦Ｚｒ≦０.５，０≦Ｐｔ≦０.５，０≦Ｐｄ≦０.
５，残部不可避の不純物とＦｅからなる合金化層を形成
することが好ましい。

【００２５】また、上記の水中レーザ加工装置を用い
て、水中にあるＮｉ基合金からなる構造物表面に、表面
から２０μｍまでの領域における平均組成が、重量％
で、０≦Ｃ≦０.０３，０≦Ｓｉ≦０.５，０≦Ｍｎ≦
１，０≦Ｐ≦０.０３，５.５≦Ｆｅ≦１０，１４≦Ｃｒ
≦１７，０≦Ｎｂ≦０.５，０≦Ｔｉ≦０.５，０≦Ｚｒ
≦０.５，０≦Ｐｔ≦０.５，０≦Ｐｄ≦０.５ ，残部不
可避の不純物とＮｉからなる合金化層を形成することが
好ましい。

【００２６】また、本発明の請求項７によれば、請求項
１〜６のいずれかに記載の水中レーザ加工装置を用い
て、前記水と気体を置換する機構を備える室内に金属成
分を含む溶液を注入し、構造物表面が前記溶液に浸漬し
た状態で、シールド板を通過させてレーザ光を照射し、
構造物表面に前記溶液中に含まれる成分からなる表面層
を形成するようにした水中構造物の表面処理方法が提供
される。

【００２７】また、請求項８によれば、請求項７記載の
水中構造物の表面処理方法において、前記溶液がＣｒ，
Ｐｄイオンの少なくとも一つのイオンを含む溶液である
ことを特徴とする水中構造物の表面処理方法が提供され
る。

【００２８】また、請求項９によれば、請求項１〜６の
いずれかに記載の水中レーザ加工装置を用いて原子炉圧
力容器内部を水中レーザ加工する方法において、原子炉
の圧力容器内部の炉水がある状態で、構造物の施工対象
部位の表面層の一部を機械的に除去処理する工程と、伸
縮機構を有するチャンバ位置調整機構を設置し、該チャ
ンバ位置調整機構と前記水中レーザ加工装置を前記圧力
容器内部で一体化する工程と、前記水中レーザ加工装置
を構造物表面に密着させる工程と、レーザを照射し水中
加工を行う工程を含む原子炉圧力容器内部を水中レーザ
加工する方法が提供される。

【００２９】また、本発明の請求項１０によれば、請求
項９記載の原子炉圧力容器内部を水中レーザ加工する方
法において、水中加工を処理対象領域を複数のセグメン
トに分割し、セグメント単位で順次表面処理施工を行う
あるいは複数のレーザ光の照射装置により複数のセグメ
ントを同時に施工を行う際、最終的に処理対象部全ての
領域に表面処理領域を形成させた時の構造物の受ける入
熱量あるいは生じる残留応力の最大値が最小となるアル
ゴリズムを設定し、設定された順序に従って一連の施工
を行う原子炉圧力容器内部を水中レーザ加工する方法が
提供される。

【００３０】また、請求項１１によれば、請求項９また
は１０記載の原子炉圧力容器内部を水中レーザ加工する
方法において、レーザ発信器より発振されたレーザ光を
複数に分岐し、分岐されたレーザ光を伝送して、炉内の
複数位置において同時あるいは順次にレーザ光を照射し
加工を行う原子炉圧力容器内部を水中レーザ加工する方
法が提供される。

【００３１】

【作用】以下に本発明の作用を述べる。本発明では、レ
ーザトーチ，該レーザトーチの照射位置を変えるための
レーザトーチ駆動機構及び該レーザトーチを収容する、
一端が外部環境に対し開放されている室を有する水中レ
ーザ加工装置であって、該室の自由端と前記レーザトー
チの間に水の侵入を阻止する仕切壁を備えた水中レーザ
加工装置を用いる。

【００３２】一端が外部環境に開放されている室とは、
ちょうどコップのような形状の容器を示す。この形状は
球状であっても多面体であっても容器外壁の一部がな
く、容器内部と容器の外部環境がつながっていれば良
い。自由端とは上記コップの飲み口部分のような容器の
内部と外部の境界部分を示している。上記構成は換言す
ればレーザトーチを収容する室と外部環境に開放される
室という２室から構成されていると考えても良い。

【００３３】図１あるいは図５は本発明の２室を有する
施工装置の断面図である。断面形状は円形でも多角形で
も良い。チャンバ２内は、外部環境の水に対し密閉され
常時気体雰囲気となっているレーザトーチを有する室４
と、水環境５０に対し開放的に、すなわち水環境下の構
造物１（この場合構造物１の表面は原子炉炉内側壁のよ
うに地面に対して垂直である）の表面がなければ水が侵
入できるような構造を有する構造物に接する室３の２室
より構成されている。この場合、一体のチャンバ２の中
に仕切板があると考えてもらうとわかりやすい。常時気
体雰囲気となっている室４には、レーザ照射光学系を含
むレーザトーチ６，レーザトーチの駆動機構１１，シー
ルドガス供給機構１５，光ファイバー１０および各種伝
送系の伝送管２５が具備されており、かつレーザトーチ
６には構造物との距離を検出する距離監視機構１８，レ
ーザ光の照射位置を検出し、レーザ照射部を監視するモ
ニター１９，レーザ照射部照明機構２０，センタガスシ
ールド供給機構２６が具備されている。また、構造物表
面に接する室３には、室内の温度，湿度，圧力，ガス流
量等を検出する各種監視機構２１〜２４，排水機構１
６，排ガスあるいは排塵機構１７，シールドガス供給機
構１５が具備されている。さらに、仕切板にはレーザ光
の波長を透過する窓３５が取り付けられている。

【００３４】水中に位置する構造物１に上記チャンバ２
をアクセスする場合、レーザトーチを有する室４はシー
ルドガス供給機構１５によって常時気体雰囲気となって
おり、レーザトーチ６は常時気体雰囲気で保護され、同
図に示すように横向き姿勢を始めいかなる姿勢でアクセ
スする場合も、アクセス時の水の混入は無い。室３は水
環境に対し開放されているため、アクセスする時点では
水が侵入している。次に構造物１の補修予定部に上記チ
ャンバ２を図１に示すように構造物１の表面に密着する
ように設置した後、水環境下の構造物表面に接する室３
内の水は、真空ポンプのような水排除機構１６とガス注
入機構１５により、不活性ガスを注入しつつ水を排除し
て同室内は不活性ガス雰囲気となる。さらに注入される
ガスを高温かつ乾燥したドライガスとすることによっ
て、同室内および構造物表面の水分を除去し、乾燥した
状態とすることができる。ここで、構造物表面に接する
チャンバ底部５は図２に示すように、ゴム状あるいはス
ポンジ状のパッキン機構２９，真空機構３０，高圧エア
(カーテン)シールド機構３１，高圧のウオーターシール
ド機構３４，ワイヤーブラシによるカーテン機構３２，
カーボンファイバー等の炭素系素材によるスカート機構
３３のうちの少なくとも一つの機構をもつことによって
水の浸入が防止される。さらに同室内は、ガス流量監視
機構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度
監視機構２２によってガス流量，圧力，温度，湿度がそ
れぞれ監視され、レーザ加工が施されるのに適正な状態
に制御される。室３が上記のような適正な雰囲気になっ
たことを確認後、レーザトーチよりレーザ光を照射して
所定の補修作業を行う。図４の場合、レーザ光は仕切板
に取り付けられているレーザ光の波長を透過する窓３５
を通して構造物１の表面に照射される。 以上のように
することにより、レーザトーチの照射系には曇り、結露
が生ぜず能率の良い加工ができる。

【００３５】上記の加工機においては、室３と室４は一
体である必要はない。２室に分かれていれば、室３は被
加工部の水の除去ができ、室４はレーザトーチの水の侵
入を防ぐことができれば良いのであるから、図６あるい
は図７あるいは図８のように２室に分かれ、しかも独立
に移動可能である構造も考えられる。この場合は両室の
対向する面の一部がレーザ光の波長を透過する窓になっ
ていればよい。この構造にすることにより、一つのチャ
ンバの大きさが小さくできる利点がある。例えば、原子
炉炉内の炉心部の補修のためには、図１６(ａ)で示すよ
うに、加工機は原子炉の上部格子板を通して原子炉炉内
に挿入するが、上部格子板は格子の間隔が数１０cmであ
り、小型の加工機でないと上部格子板を通り抜けること
ができない。上記のように２室に分けることによって、
加工機を小型化できるのである。場合によっては上部格
子板を通り抜けさせた後で、一体化する機構をもたせる
ことにより、施工時の加工機の移動が容易になることも
ある。また、施工時にはレーザトーチと被加工物の距離
が大きいと、室内の空気によりレーザ光が散乱されるた
めエネルギー損失が起こるため、レーザトーチと被加工
物の距離をなるべく小さくした方が良い。そのため図１
のように室３と室４を一体にした上で仕切板に開閉機構
を備え、加工機を水中で移動するときは仕切板を閉じ
て、室４に水が入らないようにし、加工予定部にチャン
バが密着し、室３の室内が完全に乾燥した時点で仕切板
を開き、レーザトーチを室３に入れて被加工部に近づけ
る機構をもつようにすることが有効である。

【００３６】また、施工する場所はカメラ等で光学的に
観察しながら位置を決定するのであるが、補修場所は、
材質の劣化が発生している場所である。この場所を調べ
るため室３に材質の劣化が発生している場所や劣化の程
度を調べる機構を備えることも有効である。以下にその
作用を述べる。

【００３７】ステンレス鋼製の構造物は結晶粒界のＣｒ
濃度が低下している（鋭敏化している）場合、粒界腐食
や応力腐食割れが生じる可能性がある。この材料が電解
質溶液に浸漬されているときに形成される表面の不働態
皮膜の安定度を電気化学的に調べることによって、材料
の鋭敏化状態を調べる手法は既に知られているが、本発
明のチャンバは水中に位置する構造物の鋭敏化状態を調
べる手段を具備させることが可能であり、鋭敏化検出手
段と鋭敏化が生じている部位にレーザ光を照射して構造
物の耐食性や耐応力腐食割れ性を改善する手段の両者を
具備した装置によって一連の施工の高効率化を可能にす
るものである。

【００３８】実際には、加工機チャンバを構造物表面に
アクセスし、構造物に接する室内の水を排水した後、電
解液を注入して電解液で満たした状態とする。このとき
チャンバ内の構造物表面は電解液に浸漬されているのと
同様の状態となる。この状態で構造物表面はやがて活性
溶解を始める。この状態から外部電源を用いて当該構造
物の不働態皮膜が形成される不働態域に電位を変化させ
る。この電位から卑方向にパルス信号を付加する。この
とき、構造物が鋭敏化している場合粒界のＣｒ濃度が低
下しているため、活性域までパルス信号を付加すると粒
界の不働態皮膜が破壊されやすく、粒界からの活性溶解
が進行し、活性溶解に起因する電流が観察される。一
方、構造物が鋭敏化していない場合粒界のＣｒ濃度が低
下していないので、上記と同様のパルス信号を付加して
も、不働態皮膜が維持され活性溶解が進行せず、活性溶
解に起因する電流が観察されない。このように測定した
電流によってチャンバ内の構造物の鋭敏化度が検出可能
である。なお、ステンレス鋼の鋭敏化状態を検出するた
めの電解溶液としては、硫酸，硝酸，塩酸，過塩素酸，
塩素酸，次塩素酸，酢酸，チオシアン酸，シアン酸、お
よびこれらの塩，炭酸塩，アンモニウム，アンモニウム
塩，水酸化物，塩化物のうち一つ以上を含む組成である
ことが望ましい。また、本手法において、構造物表面か
らの情報のみを検出するために、構造物表面に接する室
が電気伝導性を有する材質より構成されているチャンバ
を用いる場合には、上記にあるように室の内壁は絶縁材
でコーティングされていることが望ましい。上記は水中
加工機のレーザ照射系をレーザを照射しない時には外部
水環境に対し閉鎖的な構造にすることによって可能にな
るものである。特に上記方法では、大面積を同時に鋭敏
化の検出ができるため、調査時間の短縮に特に効果があ
る。

【００３９】次に本発明を、原子炉の圧力容器内部の炉
内構造物に対して適用する場合の作用を述べる。原子炉
の圧力容器内部のステンレス製あるいはＮｉ基合金製の
炉内構造物は、プラントの供用期間中に溶接熱影響部等
での粒界でのＣｒ炭化物の析出や中性子照射の影響等に
よって構造物が鋭敏化した場合、軽水炉では構造物は常
に水環境に接しているため、粒界腐食や応力腐食割れが
生じる可能性があり、また表面に応力腐食割れ等の微細
な亀裂が発生する可能性がある。このような鋭敏化した
炉内構造物にレーザ光を照射して、上記の作用により構
造物当該部の耐食性および耐応力腐食割れ性を改善させ
る処理を行ったり、微細な亀裂を含めて溶融処理させる
施工を行ったりする場合、炉内構造物はプラントの供用
期間中に中性子照射の影響でγ線を発生することから、
気中での施工は人体に対し危険であり、γ線を低減させ
る水環境で施工する、すなわち炉水を上部格子板の上位
まで満たしたままの水環境下で施工することが望まし
い。しかしながら、上記炉内構造物は様々な形状を有
し、様々なアクセス姿勢となる。例えば、炉心シュラウ
ドの内面あるいは外面では横向きのアクセス姿勢が要求
され、アクセスホールカバー等では下向きのアクセス姿
勢が要求され、炉心スプレイスパージャや他の配管等で
は上向きを含め様々なアクセス姿勢が要求される。本発
明では、常時気中あるいはガス雰囲気となっている室
と、水環境下の構造物に接する室の２室より構成されて
いるチャンバを用いて施工するため、上述の一連の作用
により、いかなる姿勢においてもアクセス可能であり、
水の浸入やレーザトーチ周りの結露等に起因する施工不
具合のない施工が可能である。さらにシュラウド内面や
シュラウドサポートやＣＲＤハウジング／スタブチュー
ブ等へのアクセスには、上部格子板のグリッドを通した
アクセスが必要となるが、本発明のチャンバを駆動する
チャンバ駆動機構と、上部格子板から炉心支持板への位
置を固定する支持ピラーと支持ピラーからの伸縮機構を
有する２次アームからなるチャンバ位置調整／チャンバ
への加重付与機構の２系統の駆動機構を用いて、水中で
チャンバと２次アームとを電磁石等の手段で一体化させ
ることによって、チャンバは２次アームに付属のチャン
バ位置調整機構で自在に移動可能となり、シュラウド内
面等へのアクセスが可能である。

【００４０】また、一度のチャンバアクセスによるレー
ザ光の照射領域はチャンバ内に限定されるため、シュラ
ウド内面への表面処理施工のような広範囲に渡る施工を
行うには、何度も位置を変えてチャンバをアクセスし、
一定領域のレーザ照射のセグメントを重ねあわせて最終
的に隙間のない施工領域を形成させることになるが、セ
グメントの重なった領域あるいはその近傍ではレーザ光
が照射される際に構造物が受ける入熱あるいは加熱−冷
却の施工で生じる残留応力が重畳する可能性がある。そ
の場合、構造物の各当該部での受ける入熱量あるいは生
じる残留応力の最大となる部位が、施工後の同構造物の
健全性に最も影響を及ぼす部位である。従って本発明で
は、構造物の各当該部での受ける入熱量あるいは生じる
残留応力の最大値が最小となるアルゴリズムをあらかじ
め設定し、設定された順序に従って、一連の施工を行う
ことによって、最終的に形成される処理部全体の中での
入熱量あるいは残留応力の分布が均質化し、処理部の施
工後の健全性を高める効果がある。

【００４１】また、上記のように一組のチャンバからな
る施工装置で広い面積の処理部を形成させるには何度も
位置を変えてチャンバをアクセスする必要がある。本発
明では、発振器より発振されたレーザ光を複数に分岐し
て、複数の伝送系を通じて伝送され、上述の機構を有す
る装置を複数用意し、炉内の複数位置に同時に施工する
ことが可能である。この場合、圧力容器外部の遠隔操作
室に設置するレーザ発振器は一台でよく、複数のアクセ
ス用駆動系を用意することによって、複数位置の同時施
工が可能で、全作業時間を大幅に短縮することができ
る。また、本発明では、一つの施工装置あるいは伝送系
がγ線の影響等で劣化した場合、直ちに代替装置による
施工続行が可能であり、代替装置による施工の間に劣化
した施工装置の修理あるいは交換を行えばよい。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）水中にて構造物表面にレーザ光を照射する
施工において、本発明による２室を開閉機構を有するシ
ールド板で区切られたチャンバを用いて、水面上からア
クセスして横向き姿勢で施工する実施例を図１５，図
１，図２，図３，図４，図７，図１０を用いて述べる。

【００４３】まず、図１５に示すように、水中に位置す
る構造物１にチャンバ２を設置する。チャンバ２はチャ
ンバ駆動ロボット６１を駆動させる駆動機構６０および
駆動機構に付随の位置監視機構１１４および垂直方向位
置調整機構１１５および水平位置調整機構６２（図では
前後方向となる）によって構造物の施工当該部まで運ば
れる。チャンバ内は図１に示すように２室より構成さ
れ、レーザトーチや駆動機構のある室はガス注入機構１
５よりドライガスを注入することによって常時ドライな
気中あるいはガス雰囲気となっている。

【００４４】図１に示すレーザトーチ６は、レーザ光の
直進する光学系より構成されているが、図８に示すよう
なミラーを用いた折り返し型の光学系でもよい。

【００４５】次に、上記チャンバ２を構造物表面に密着
させる。チャンバ２は水平方向への荷重付与機構６６及
び調整機構６７によってスライド機構６３の間をスライ
ドし、構造物表面と密着される。加える荷重はロードセ
ル６５によって測定され、適正荷重に制御される。チャ
ンバ２の構造物表面を接する部分は、図３に示すよう
に、ゴム状あるいはスポンジ状のパッキン機構２９，真
空機構３０，高圧のエアシールド機構３１，高圧のウオ
ーターシールド機構３４，ワイヤーブラシ機構３２，カ
ーボンファイバー等の炭素系素材によるスカート機構３
３のいずれかあるいは全ての機構によって密着すると同
時に周囲からの水の侵入を防止される。次に、排水機構
１６及びガス注入機構１５によって、構造物表面に接す
る室内の水を排除しガス雰囲気とする。ガスおよび水は
７６〜８０の各調整系によって注入／排出が調整され
る。この時の注入するガスをドライな不活性ガスとして
もよいし、ドライガス注入機構を別系統用意して、ガス
を置換する形で室内をドライガス雰囲気としてもよい。
この室内の雰囲気は、図１に示すように、ガス流量監視
機構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度
監視機構２２によってガス流量，圧力，温度，湿度がそ
れぞれ監視され、７２〜７５の各計測／調整系によって
適正な状態に制御される。圧力が高くなりすぎた場合、
上記のチャンバと構造物表面の接する部分を密着機構を
設けず、高圧のエアシールド機構３１，高圧のウオータ
ーシールド機構３４，ワイヤーブラシ機構３２，スカー
ト機構３３等の炭素系素材によるスカート機構のような
チャンバ内から外へ気体や水は排除されるが外から中へ
はシールドされる機構とするならば、余分なガスはチャ
ンバの外へ排出されるが、パッキン機構２９や真空機構
３０のような密着機構を用いるあるいは併用するなら
ば、余分なガスは排ガス機構１７によってチャンバ外に
排出される。このドライガス注入によって室内がドライ
ガス雰囲気となり、かつ構造物表面の水分が除去され
る。

【００４６】次に、シールド板駆動機構によりシールド
板１２を開けてチャンバ内を一室化する。ここで、シー
ルド板１２の開閉機構は、図４（ａ）に示すようなシー
ルド板１２がシールド支持部に設けられた溝の間を平行
移動し、かつ支持部とシールド板とが防水機能を持つ密
封型リング１３でパッキングされた開閉機構、あるいは
同図（ｂ）に示すようなシールド板１２がシールド板支
持部の内部に設けられた溝の間を回転移動し、かつ支持
部とシールド板１２とが防水機能を持つ密封型リング１
３でパッキングされた開閉機構、あるいは同図（ｃ）に
示すようなシールド板１２がレーザ出射光学系を具備し
た室４の内側あるいは外側からシールド板支持部と防水
機能を持つ密封型リング１３でパッキングされた開閉機
構のいずれでもよい。開閉機構を設けてチャンバ内を一
室化した後、圧力，温度，湿度の変化が生じるようであ
れば、それぞれ監視機構によって適正な状態に制御され
る。上記の各監視機構２１〜２４はレーザ出射光学系を
具備した室４に設置して、チャンバ内を一室化した後そ
れぞれ監視機構によって適正な状態に制御してもよい。

【００４７】次に、レーザトーチ６をアクセスする。レ
ーザトーチ６は構造物表面との距離をレーザ照射部監視
機構１９あるいは距離監視機構１８によって、位置及び
距離を駆動機構によって適正な状態に設定される。

【００４８】次に、図２に示すように、レーザ発振器６
９より発振され、光ファイバー１０を通じて伝送された
レーザ光２７を構造物表面に照射する。レーザトーチ６
は駆動機構１１によって移動する。表面処理施工の場合
には、トーチ６が一定距離移動した後、レーザ照射部２
８が部分的にラップするように一定ピッチ幅でトーチ移
動を重ねていき、最終的にチャンバ２内の構造物表面に
表面処理領域を形成する。複数のレーザトーチを用いて
同時に施工してもよい。

【００４９】レーザ照射施工中は、レーザ照射光学系先
端のノズル９に設置されているセンタガスシールド機構
２６によってノズル９を通じて構造物表面に向かってセ
ンタガスが吹き付けられ、レーザ照射部がシールドされ
る。また、溶接施工あるいは表面溶融処理施工等の構造
物表面を構造物の融点あるいは沸点以上に加熱する施工
では、施工時に構造物表面から蒸発物あるいは微粒子が
発生する。このような施工で上記のセンタガスシールド
のみでは、上記蒸発物あるいは微粒子の除去が不完全で
ある場合、レーザ光が上記蒸発物あるいは微粒子によっ
て散乱し構造物表面に投入されるエネルギーが低下す
る、あるいは上記蒸発物あるいは微粒子がチャンバ２内
あるいはレーザトーチ２に付着する、あるいは溶融部に
不純物が混入する等の施工不具合が生じる場合がある。
そのような場合は、ガス注入機構１５あるいはよりサイ
ドガスを投入してレーザ照射部をシールドし、排ガスあ
るいは排塵機構１７により上記蒸発物あるいは微粒子を
チャンバ外部に排出する。図１０に示すように、サイド
ガスシールド機構４７は上記のドライガス注入機構と別
系統用意してもよい。また、ガス流量監視機構２４によ
ってガス流量を適正な範囲に制御することによって、レ
ーザ照射部にムラのない健全な施工部が形成される。

【００５０】上記のセンタガスシールド機構２６やサイ
ドガスシールド機構４７は、上述のように併用する施工
が望ましいが、どちらか一方のシールド機構で健全な施
工部が形成されるならば、どちらか一方のシールド機構
のみでよい。

【００５１】また、施工中は監視機構１９を用いた監視
モニター７１によってレーザ照射部が監視される。監視
の対象は、構造物表面、あるいは上記蒸発物あるいは微
粒子、あるいはレーザトーチである。監視機構１９は、
監視の対象物から発する光学的情報を検出する手段およ
び検出した光学的情報を電気信号に変換する手段を具備
し、検出した信号は画像あるいは温度あるいは分光スペ
クトルのいずれかあるいは全ての情報として処理され
る。なお、上記光学的情報を検出する手段および検出し
た光学的情報を電気信号に変換する手段は一体化してい
てもよいし、あるいは光学的情報を検出する手段のみを
チャンバ２内に具備し光学的情報を電気信号に変換する
手段をチャンバ外に具備して接続してもよい。また、ラ
イト２０を上記監視対象部に投入しながら上記情報を検
出してもよい。

【００５２】また、レーザ光を伝送する光ファイバー１
０および上述の監視機構および駆動機構の各伝送系は、
伝送管２５の中を通ることによってチャンバ外で水環境
からシールドされる。図１に示すように、伝送管２５は
ベローズ構造体とすることにより伸縮自在となってい
る。ベローズ構造体の代わりにゴム状構造物あるいは他
の伸縮性を有する構造体でもよい。伝送管２５はチャン
バ２の壁と密着しており、水面上まで伸びる構造となっ
ている。チャンバ内の内圧を高めるために、伝送管と各
種伝送系はコネクタ６８によって密封させても良い。こ
の伝送管２５によって、上記の光ファイバー１０および
上述の監視機構および駆動機構の各伝送系における毛細
管現象による水の侵入等が防止される。さらに伝送管２
５は伸縮性を有するため、施工中のレーザトーチの移動
に伴う光ファイバーの移動の際、上記の光ファイバー等
が折れることはない。

【００５３】チャンバ内でのレーザ照射施工完了後、レ
ーザトーチはアクセス前の位置に戻され、シールド板の
開閉機構を閉じて図１の状態に戻る。次にチャンバ２に
付与される荷重を解除し、チャンバの構造物表面を接す
る部分の密着性を外す。同部分が真空機構を有する場合
には真空部を解除する。チャンバ２は移動可能な状態と
なり、図１５に示される駆動機構６０によって水面５９
上に引き上げられるあるいは次のアクセス位置まで移動
される。

【００５４】以上の一連の施工によって、水面５９下に
位置する構造物１に横向き姿勢でレーザ光２７が照射さ
れ、構造物１にレーザ表面処理部あるいは溶接部が形成
される。横向き姿勢以外の上向き姿勢あるいは下向き姿
勢の施工においても、チャンバの駆動機構における駆動
方向あるいは荷重付与方向を変化させ、上記の一連の施
工を行うことによって、構造物にレーザ表面処理部ある
いは溶接部が形成される。

【００５５】（実施例２）水中にて構造物表面にレーザ
光を照射する施工において、本発明による２室をレーザ
光の波長を透過するシールド板で区切られているチャン
バを用いて、水面上からアクセスして横向き姿勢で施工
する実施例を図１５，図５を用いて説明する。

【００５６】まず、図１５に示すように、水中に位置す
る構造物にチャンバを設置する。チャンバ２はチャンバ
駆動ロボット６１を駆動させる駆動機構６０および駆動
機構に付随の位置監視機構１１４および垂直方向位置調
整機構１１５および水平位置調整機構６２（図では前後
方向となる）によって構造物の施工当該部まで運ばれ
る。チャンバ２内は２室より構成され、レーザトーチ６
や駆動機構１１のある室４はガス注入機構よりドライガ
スを注入することによって常時ドライな気中あるいはガ
ス雰囲気となっている。

【００５７】また、図５に示すレーザトーチ６は、レー
ザ光の直進する光学系より構成されているが、図８に示
すようなミラーを用いた折り返し型の光学系でもよい。

【００５８】次に、上記チャンバ２を構造物表面に密着
させる。チャンバ２は水平方向への荷重付与機構６６及
び調整機構６７によってスライド機構６３の間をスライ
ドし、構造物表面と密着される。加える荷重はロードセ
ル６５によって測定され、適正荷重に制御される。チャ
ンバの構造物表面を接する部分は、図３に示すように、
ゴム状あるいはスポンジ状のパッキン機構２９，真空機
構３０，高圧のエアシールド機構３１，高圧のウオータ
ーシールド機構３４，ワイヤーブラシ機構３２，カーボ
ンファイバー等の炭素系素材によるスカート機構３３の
いずれかあるいは全ての機構によって密着すると同時に
周囲からの水の侵入を防止される。

【００５９】次に、排水機構１６及びガス注入機構１５
によって、構造物表面に接する室３内の水を排除しガス
雰囲気とする。この時の注入するガスをドライな不活性
ガスとしてもよいし、ドライガス注入機構を別系統用意
して、ガスを置換する形で室内をドライガス雰囲気とし
てもよい。この室内の雰囲気は、図５に示すように、ガ
ス流量監視機構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構
２１，湿度監視機構２２によってガス流量，圧力，温
度，湿度がそれぞれ監視され、適正な状態に制御され
る。圧力が高くなりすぎた場合、上記のチャンバと構造
物表面の接する部分を密着機構を設けず、高圧のエアシ
ールド機構３１，高圧のウオーターシールド機構３４，
ワイヤーブラシ機構３２，カーボンファイバー等の炭素
系素材によるスカート機構３３のようなチャンバ内から
外へ気体や水は排除されるが外から中へはシールドされ
る機構とするならば、余分なガスはチャンバの外へ排出
されるが、パッキン機構２９や真空機構３０のような密
着機構を用いるあるいは併用するならば、余分なガスは
排ガス機構によってチャンバ外に排出される。このドラ
イガス注入によって室内がドライガス雰囲気となり、か
つ構造物表面の水分が除去される。

【００６０】次に、レーザトーチ６をアクセスする。レ
ーザトーチ６は構造物表面との距離を距離監視機構１８
によって、位置をレーザ照射部監視機構１９と駆動機構
１１によって適正な状態に設定される。

【００６１】次に、レーザ光を構造物表面に照射する。
レーザ光はシールド板３５を透過して構造物表面に照射
される。レーザトーチ６は駆動機構１１によって移動す
る。表面処理施工の場合には、トーチ６が一定距離移動
した後、レーザ照射部が部分的にラップするように一定
ピッチ幅でトーチ移動を重ねていき、最終的にチャンバ
内の構造物表面に表面処理領域を形成する。複数のレー
ザトーチを用いて同時に施工してもよい。

【００６２】レーザ照射施工中は、ガスシールド機構１
５によってレーザ照射部がシールドされる。構造物表面
から蒸発物あるいは微粒子が発生する場合、ガス注入機
構よりサイドガスを投入してレーザ照射部をシールド
し、排ガスあるいは排塵機構により上記蒸発物あるいは
微粒子をチャンバ外部に排出する。図１０と同様に、サ
イドガスシールド機構は上記のドライガス注入機構と別
系統用意してもよい。また、ガス流量監視機構によって
ガス流量を適正な範囲に制御することによってレーザ照
射部にムラのない健全な施工部が形成される。

【００６３】また、施工中は監視機構１９を用いた監視
モニター７１によってレーザ照射部が監視される。監視
の対象は、構造物表面、あるいは上記蒸発物あるいは微
粒子、あるいはレーザトーチである。監視機構１９は監
視の対象物から発する光学的情報を検出する手段および
検出した光学的情報を電気信号に変換する手段を具備
し、検出した信号は画像あるいは温度あるいは分光スペ
クトルのいずれかあるいは全ての情報として処理され
る。なお、上記光学的情報を検出する手段および検出し
た光学的情報を電気信号に変換する手段は一体化してい
てもよいし、あるいは光学的情報を検出する手段のみを
チャンバ内に具備し光学的情報を電気信号に変換する手
段をチャンバ外に具備して接続してもよい。また、バッ
クライトを上記監視対象部に投入しながら上記情報を検
出してもよい。

【００６４】チャンバ２内でのレーザ照射施工完了後、
レーザトーチ６はアクセス前の位置に戻される。次にチ
ャンバ２に付与される荷重を解除し、チャンバ２の構造
物表面を接する部分の密着性を外す。同部分が真空機構
を有する場合には真空部を解除する。チャンバは移動可
能な状態となり、駆動機構６０によって水面上に引き上
げられるあるいは次のアクセス位置まで移動される。

【００６５】以上の一連の施工によって、水中に位置す
る構造物１に横向き姿勢でレーザ光が照射され、構造物
にレーザ表面処理部あるいは溶接部が形成される。横向
き姿勢以外の上向き姿勢あるいは下向き姿勢の施工にお
いても、チャンバの駆動機構を駆動方向あるいは荷重付
与方向を変化させ、上記の一連の施工を行うことによっ
て、構造物にレーザ表面処理部あるいは溶接部が形成さ
れる。

【００６６】（実施例３）水中にて構造物表面にレーザ
光を照射する施工において、本発明による分離独立型の
２種類のチャンバを用いて、水面上からアクセスして横
向き姿勢で施工する実施例を図１６，図６，図７，図８
を用いて説明する。

【００６７】まず、図１６に示すように、水中に位置す
る構造物に構造物に接するチャンバ３６（以下チャンバ
Ａ）を設置する。チャンバＡ３６はチャンバ駆動機構６
０によって構造物の施工当該部まで運ばれる。

【００６８】次に、上記チャンバＡを構造物表面に密着
させる。チャンバＡはチャンバ支持台６４に設置の水平
方向への荷重付与機構及び調整機構によって構造物表面
と密着される。加える荷重はロードセルによって測定さ
れ、適正荷重に制御される。チャンバの構造物表面を接
する部分は、図３に示すように、ゴム状あるいはスポン
ジ状のパッキン機構２９，真空機構３０，高圧のエアシ
ールド機構３０，高圧のウオーターシールド機構３４，
ワイヤーブラシ機構３２，カーボンファイバー等の炭素
系素材によるスカート機構３３のいずれかあるいは全て
の機構によって密着すると同時に周囲からの水の侵入を
防止される。

【００６９】次に、排水機構１６及びガス注入機構１５
によって、構造物表面に接する室内の水を排除しガス雰
囲気とする。この時の注入するガスをドライな不活性ガ
スとしてもよいし、ドライガス注入機構を別系統用意し
て、ガスを置換する形で室内をドライガス雰囲気として
もよい。この室内の雰囲気は、図６あるいは図７あるい
は図８に示すように、ガス流量監視機構２４，圧力監視
機構２３，温度監視機構２１，湿度監視機構２２によっ
てガス流量，圧力，温度，湿度がそれぞれ監視され、適
正な状態に制御される。圧力が高くなりすぎた場合、上
記のチャンバ３６と構造物表面の接する部分を密着機構
を設けず、高圧のエアシールド機構３１，高圧のウオー
ターシールド機構３４，ワイヤーブラシ機構３２，カー
ボンファイバー等の炭素系素材によるスカート機構３３
のようなチャンバ内から外へ気体や水は排除されるが外
から中へはシールドされる機構とするならば、余分なガ
スはチャンバの外へ排出されるが、パッキン機構２９や
真空機構３０のような密着機構を用いるあるいは併用す
るならば、余分なガスは排ガス機構によってチャンバ外
に排出される。このドライガス注入によって室内がドラ
イガス雰囲気となり、かつ構造物表面の水分が除去され
る。

【００７０】次に、レーザトーチおよび駆動機構が設置
されているチャンバ３８（以下チャンバＢ）をチャンバ
Ａの天井部近くに設置する。チャンバＢ３８内はガス注
入機構１５によって常時ドライな気体あるいはガス雰囲
気となっている。チャンバＡの駆動機構６０とチャンバ
Ｂの駆動機構６０は独立した系統である。

【００７１】ここで、チャンバＢ３８においては、図６
に示すようなレーザトーチの駆動機構１１をチャンバ内
部に設置される構成でもよいし、図７に示すようなレー
ザトーチの駆動機構１１をチャンバ外部に設置して内部
に微調整機構１１３を設置させる構成でもよいし、図８
に示すようにレーザトーチの光学系を反射ミラー４０を
用いた折り返し型光学系を設置させる構成でもよい。以
下の説明では、図６に従って説明する。

【００７２】次に、図６に示すようにレーザトーチをア
クセスする。チャンバＡ３６とチャンバＢ３８を独立し
たまま施工する場合には、このままレーザトーチをアク
セスする。レーザトーチ６は構造物表面との距離を距離
監視機構１８によって、位置をレーザ照射部監視機構１
９と駆動機構１１によって適正な状態に設定される。ま
た、チャンバＡ３６とチャンバＢ３８を密着あるいは一
体化させて施工する場合には、チャンバＢ３８をチャン
バＡ３６の天井部に密着させる。密着させる方法は、上
述のチャンバＡ３６と構造物表面とを密着させる方式と
同様である。チャンバＡ３６とチャンバＢ３８を密着あ
るいは一体化させた後、チャンバＡの天井部３７とチャ
ンバＢの底部３９はレーザ光を透過する材質によって構
成されレーザ光を透過させて施工する場合には、このま
まレーザトーチ６をアクセスする。チャンバＡの天井部
３７とチャンバＢ３９の底部のいずれかあるいは両方が
図４に示すような開閉機構を有する場合には開閉機構を
開けてレーザトーチ６をアクセスする。

【００７３】次に、レーザ光を構造物表面に照射する。

【００７４】まず、チャンバＡ３６とチャンバＢ３８を
独立のまま施工する場合、チャンバＡの天井部３７とチ
ャンバＢの底部３９はレーザ光を透過する材質によって
構成されており、またＹＡＧレーザを用いる場合レーザ
光は水を透過するため、レーザ光はチャンバＢ３８より
水およびチャンバＡ３６を通じて構造物表面に照射され
る。レーザトーチ６は駆動機構１１によって移動する。
表面処理施工の場合には、トーチが一定距離移動した
後、レーザ照射部が部分的にラップするように一定ピッ
チ幅でトーチ移動を重ねていき、最終的にチャンバ内の
構造物表面に表面処理領域を形成する。複数のレーザト
ーチを用いて同時に施工してもよい。

【００７５】次に、チャンバＡ３６とチャンバＢ３８を
密着あるいは一体化して施工する場合、チャンバＡの天
井部３７とチャンバＢ３９の底部はレーザ光を透過する
材質によって構成されレーザ光を透過させて施工する場
合には、レーザ光はチャンバＢ３８よりチャンバＡ３６
を通じて構造物表面に照射される。チャンバＡの天井部
３７とチャンバＢの底部３９のいずれかあるいは両方が
開閉機構を有する場合には、開閉機構を開けた状態でチ
ャンバＡ３６とチャンバＢ３８は一室化しているので、
図２と同様にレーザ光は直接構造物表面に照射される。

【００７６】レーザ照射施工中は、チャンバＡ３６内の
ガスシールド機構１５によってレーザ照射部がシールド
される。構造物表面から蒸発物あるいは微粒子が発生す
る場合、ガス注入機構１５よりサイドガスを投入してレ
ーザ照射部をシールドし、排ガスあるいは排塵機構によ
り上記蒸発物あるいは微粒子をチャンバ外部に排出す
る。サイドガスシールド機構は上記のドライガス注入機
構と別系統用意してもよい。また、ガス流量監視機構に
よってガス流量を適正な範囲に制御することによってレ
ーザ照射部にムラのない健全な施工部が形成される。

【００７７】また、施工中は監視機構１９を用いた監視
モニター７１によってレーザ照射部が監視される。監視
機構１９は図６に示すようにチャンバＢ３８内のレーザ
トーチ部に設置してもよいし、チャンバＡ３６内に設置
してもよい、あるいは併用してもよい。

【００７８】レーザ照射施工完了後、レーザトーチ６は
アクセス前の位置に戻され、シールド板の開閉機構を閉
じる。次にチャンバに付与される荷重を解除し、チャン
バＢ３８のチャンバＡ３６と接する部分の密着性を外
す。同部分が真空機構を有する場合には真空部を解除す
る。チャンバＢ３８は移動可能な状態となり、駆動機構
６０によって水面５９上に引き上げられるあるいは次の
アクセス位置まで移動される。次に、チャンバＡ３６の
構造物表面と接する部分の密着性を外す。同部分が真空
機構を有する場合には真空部を解除する。チャンバＡ３
６は移動可能な状態となり、駆動機構６０によって水面
５９上に引き上げられるあるいは次のアクセス位置まで
移動される。

【００７９】以上の一連の施工によって、水中に位置す
る構造物１に横向き姿勢でレーザ光が照射され、構造物
にレーザ表面処理部あるいは溶接部が形成される。横向
き姿勢以外の上向き姿勢あるいは下向き姿勢の施工にお
いても、チャンバの駆動機構の駆動方向あるいは荷重付
与方向を変化させ、上記の一連の施工を行うことによっ
て、構造物にレーザ表面処理部あるいは溶接部が形成さ
れる。

【００８０】（実施例４）水中にて構造物表面にレーザ
光を照射する施工において、本発明によるレーザ光の出
射光学系を温度制御かつ乾燥させながらレーザ光を照射
する施工の実施例を図９を用いて説明する。

【００８１】図９は水中にて構造物表面にレーザ光を照
射する施工において、レーザ光の出射光学系を温度制御
かつ乾燥させる手段を具備したレーザ照射トーチの断面
図である。

【００８２】同図（ａ）は、レーザトーチ６外側の高周
波機構及び温度監視機構および湿度監視機構を具備した
レーザトーチの断面図である。高周波加熱機構４１によ
ってレーザ光の出射光学系の温度が制御される。温度は
温度監視機構２１によって監視され、周囲の水環境と３
０℃以下の温度差の範囲あるいは２００℃を越えないよ
うに制御される。周囲の水環境と３０℃以上の温度差で
は結露防止が不充分であり、２００℃以上では過熱状態
となり、集光レンズの変形等による施工の不具合が発生
する恐れがある。温度は温度監視機構２１によって、ま
た湿度は湿度監視機構２２によって監視され、適正な乾
燥状態に制御される。以上の手段によって、アクセス時
あるいは施工時の結露等が防止される。

【００８３】同図（ｂ）はチャンバ内をドライ雰囲気に
するガスと同種のガスをレーザトーチの外側に吹き付け
るガス注入機構４２、及び温度監視機構２１および湿度
監視機構２２を具備したレーザトーチ６の断面図であ
る。温度制御されたドライガスを吹き付けることによっ
てレーザ光の出射光学系は温度制御かつ乾燥される。温
度は温度監視機構２１によって監視され、前述の温度範
囲に制御される。湿度は湿度監視機構２２によって監視
され、適正な乾燥状態に制御される。以上の手段によっ
て、アクセス時あるいは施工時の結露等が防止される。

【００８４】同図（ｃ）は、レーザトーチの内部をガス
雰囲気として密閉させる機構４３を有するレーザトーチ
６の断面図である。レーザトーチ６の内部を上述の温度
範囲のドライガス雰囲気として密閉構造とすることによ
り、アクセス時あるいは施工時の結露等が防止される。

【００８５】同図（ｄ）は、レーザトーチの内部をガス
雰囲気として循環させるガス注入／排出機構４５、及び
温度監視機構２１および湿度監視機構２２を具備したレ
ーザトーチ６の断面図である。レーザトーチ６の内部に
ドライガスを注入するガス注入機構及び過剰なガスを排
出する排ガス機構によって、レーザトーチ６の内部はド
ライガス雰囲気となる。温度は温度監視機構２１によっ
て監視され、上述の温度範囲に制御される。湿度は湿度
監視機構２２によって監視され、適正な乾燥状態に制御
される。以上の手段によって、アクセス時あるいは施工
時の結露等が防止される。

【００８６】同図（ｅ）は、レーザ光の波長を透過する
シールド板８、および同シールド板にガスを吹き付ける
ガス注入機構４６、及び温度監視機構２１および湿度監
視機構２２を具備したレーザトーチを示したものであ
る。シールド板８はレーザ光の波長を透過するため、レ
ーザ照射施工に影響を及ぼさない。また、シールド板８
にドライガスを吹き付けることによって結露等が防止さ
れる。温度は温度監視機構２１によって監視され、上述
の温度範囲に制御される。湿度は湿度監視機構２２によ
って監視され、適正な乾燥状態に制御される。以上の手
段によって、アクセス時あるいは施工時の結露等が防止
される。

【００８７】以上述べたレーザ光の出射光学系を温度制
御かつ乾燥させる手段において、複数の手段を具備して
併用してもよい。

【００８８】（実施例５）水中にて構造物表面にレーザ
光を照射する施工において、本発明によるチャンバ内部
を乾燥させるガス注入機構，施工時に構造物表面から発
生する蒸発物あるいは微粒子を除去するサイドガスシー
ルド機構，レーザ光が照射されるトーチ先端のノズルよ
り構造物表面に流されるセンタガスシールド機構，レー
ザトーチを乾燥させるガス注入機構の全てが１系統以上
具備され、前記全ての１系統以上の機構よりガスを注入
しながらレーザ光を照射する施工の実施例を図１０を用
いて説明する。

【００８９】図１０は、レーザ光の出射光学系、出射光
学系の距離監視機構１８および駆動機構１１，レーザ照
射部の監視機構１９，レーザ照射部の照明機構２０，チ
ャンバを区切るシールド板１２およびその駆動機構１
４，水排除機構１６，ガス流量監視機構２４，圧力監視
機構２３，温度監視機構２１，湿度監視機構２２を具備
し、加えて、レーザトーチ６を有する室４内を乾燥させ
るガス注入機構１５，トーチ６先端のノズル９より構造
物表面に流されるセンタガスシールド機構２６，レーザ
トーチを温度制御しかつ乾燥させるガス注入機構４６，
構造物表面に接する室３内を乾燥させるガス注入機構１
５，施工時に構造物表面から発生する蒸発物あるいは微
粒子を除去するサイドガスシールド機構４７，排ガスお
よび排塵機構１７を具備したレーザ照射施工装置の断面
図である。

【００９０】まず、図１５と同様に、水中に位置する構
造物１にチャンバ２を設置する。チャンバ２はチャンバ
駆動機構６０および駆動機構に付随の位置監視機構１１
４および垂直方向位置調整機構１１５および水平位置調
整機構６２（図では前後方向となる）によって構造物の
施工当該部まで運ばれる。チャンバ内は２室より構成さ
れ、レーザトーチや駆動機構のある室はガス注入機構よ
りドライガスを注入することによって常時ドライな気中
あるいはガス雰囲気となっている。

【００９１】次に、上記チャンバを構造物表面に密着さ
せる。チャンバは水平方向への荷重付与機構６６及び調
整機構６７によってスライド機構６３の間をスライド
し、構造物表面と密着される。加える荷重はロードセル
６５によって測定され、適正荷重に制御される。チャン
バ２の構造物表面を接する部分は、実施例１にて述べた
機構によって密着すると同時に周囲からの水の侵入を防
止される。

【００９２】次に、排水機構１６及びガス注入機構１５
によって、構造物表面に接する室内の水を排除しガス雰
囲気とする。この室内の雰囲気は、ガス流量監視機構２
４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度監視機
構２２によってガス流量，圧力，温度，湿度がそれぞれ
監視され、適正な状態に制御される。圧力が高くなりす
ぎた場合、余分なガスは排ガス機構によってチャンバ外
に排出される。このドライガス注入によって室内がドラ
イガス雰囲気となり、かつ構造物表面の水分が除去され
る。

【００９３】次に、図４に示したシールド板１２の開閉
機構によって、シールド板１２を開けてチャンバ２内を
一室化する。開閉機構を開けてチャンバ内を一室化した
後、圧力，温度，湿度が変化が生じるようであれば、そ
れぞれ監視機構によって適正な状態に制御される。

【００９４】次に、レーザトーチ６をアクセスする。レ
ーザトーチ６は、レーザトーチを温度制御しかつ乾燥さ
せるガス注入機構４６によって温度制御かつ乾燥され、
実施例４で説明したように結露や曇りから光学系が保護
される。また、レーザトーチ６は構造物表面との距離を
距離監視機構１８によって、位置をレーザ照射部監視機
構１９及び駆動機構１１によって適正な状態に設定され
る。

【００９５】次に、レーザ光を構造物表面に照射する。
レーザトーチ６は駆動機構１１によって移動する。表面
処理施工の場合には、トーチが一定距離移動した後、レ
ーザ照射部が部分的にラップするように一定ピッチ幅で
トーチ移動を重ねていき、最終的にチャンバ内の構造物
表面に表面処理領域を形成する。複数のレーザトーチを
用いて同時に施工してもよい。

【００９６】このとき、溶接施工あるいは表面溶融処理
施工等の構造物表面を構造物の融点あるいは沸点以上に
加熱する施工では、施工時に構造物表面から蒸発物ある
いは微粒子が発生する。このような施工で上記のセンタ
ガスシールド２６のみでは、上記蒸発物あるいは微粒子
の除去が不完全である場合、レーザ光が上記蒸発物ある
いは微粒子によって散乱し構造物表面に投入されるエネ
ルギーが低下する、あるいは上記蒸発物あるいは微粒子
がチャンバ２内あるいはレーザトーチ６に付着する、あ
るいは溶融部に不純物が混入する等の施工不具合が生じ
る場合がある。そのような場合は、サイドガス注入機構
４７よりサイドガスを投入してレーザ照射部をシールド
し、排ガスあるいは排塵機構により上記蒸発物あるいは
微粒子をチャンバ外部に排出する。このようにセンタガ
スシールド機構２６やサイドガスシールド機構４７を併
用することによって、レーザ照射部をシールドすると同
じにチャンバ２内の汚染も防止され、施工時の不具合発
生が防止される。

【００９７】（実施例６）水中にて構造物表面にレーザ
光を照射する施工において、本発明によるチャンバ母体
部と着脱可能で、構造物表面に接する底側が構造物表面
の曲率に応じた形状を持つ治具を用いた施工の実施例を
図１１を用いて説明する。

【００９８】図１１（ａ)(ｂ）は例としてそれぞれ原子
炉圧力容器内の炉内構造物であるシュラウドのような管
状構造物内側や、ＣＲＤハウジングとＣＲＤスタブチュ
ーブとのスミ肉溶接部のような管状溶接構造物外側へア
クセスするときの治具を示したものである。また、チャ
ンバ内部は図２に示した底部以外は、図１〜図１０に示
した構造及び機構を有している。

【００９９】これらの治具４８とチャンバ母体部２は、
施工のアクセス前にネジあるいはパッキンあるいは磁力
で密着しかつ一体化しておく。それぞれ治具４８の底部
が構造物表面の形状に対応した形状となっているため、
チャンバ２を構造物表面にアクセスする時の密着性が高
い。また、治具の底部には上記の形状を有すると同じ
に、図２に示した手段を有しているのでアクセスしたと
きの水の侵入は防止される。

【０１００】それぞれの構造物表面の形状に対応したチ
ャンバ底部を有するチャンバを用いて個別にアクセスし
てもよいが、上述の治具を用いることにより、一種類の
チャンバのみを用いて様々な形状を持つ構造物にアクセ
スし、レーザ照射施工が行われる。

【０１０１】（実施例７）本発明の実施例として、上述
の実施例１〜６の施工方法を用いて、原子炉の圧力容器
内部炉内構造物への適用の一例として、炉心シュラウド
の内側における周溶接部近傍の溶接熱影響部が鋭敏化し
ている場合の、同部位の耐食性あるいは耐応力腐食割れ
性を改善する表面処理施工を、圧力容器外部から遠隔操
作によって行う場合について、図１９，図２０，図２
１，図２２，図２３，図１を用いて説明する。

【０１０２】初めにレーザ照射施工のための前処理およ
びシュラウド内面へのアクセス方法について図１９を用
いて説明する。まず、圧力容器９１の上蓋を取外し、蒸
気乾燥器，気水分離器，燃料チャンネルを順次外し、さ
らに制御棒を圧力容器９１の下方から抜き出す。必要に
応じて中性子計測管も圧力容器の下方から抜き出して、
図１９に示すように炉心部を炉水で満たされた状態にす
る。次にシュラウド９３内面の施工対象部位に対して、
施工対象部位表面の酸化皮膜及び表面の金属光沢を機械
的に除去処理する。この機械的表面処理は、紙やすりが
電動回転によって、機械的に表面の酸化皮膜及び表面の
金属光沢を機械的に除去する処理である。

【０１０３】上記の機械的表面処理後、レーザ照射装置
をアクセスする。ここでは、実施例１に述べた２室を開
閉機構を有するシールド板で区切られたチャンバを用い
た施工について記述する。また、本施工は、実施例１に
述べた荷重付与機構を有するチャンバ駆動機構を用いて
も可能であるが、その場合は実施例１に説明した施工方
法と同様である。以下本実施例では、チャンバおよびチ
ャンバ駆動機構の大きさが上部格子板の間を通過可能な
範囲に限定される条件の下でチャンバ内のレーザトーチ
の移動範囲を可能な限り大きくした方が施工時間の短縮
化に有利であるため、請求項４２に記載の支持ピラーお
よび伸縮機構を有する２次アームを用いて２次アームに
よって荷重を付与する施工方式について図１９，図２
０，図２１を用いて説明する。

【０１０４】まず、炉心部に伸縮機構を有する２次アー
ム１０５を有する支持ピラー１０４を挿入する。ここで
支持ピラー１０４は上部格子板９２を通過可能な太さで
あり、２次アーム１０５が付属している。２次アーム１
０５は支持ピラー１０４に垂直な方向への伸縮機構を有
し、かつアーム先端はチャンバ２と電磁石機構１０８で
合体可能であり、さらにチャンバと合体した後チャンバ
がスライドして移動可能なスライド機構１０６および垂
直に導入されたスライド機構１０６をシュラウド周溶接
部１０９に沿ってチャンバをスライドさせる方向への回
転機構１０７を有している。

【０１０５】次にチャンバ駆動機構１００によってレー
ザ照射装置を有するチャンバ２をシュラウド９３内面の
施工当該部に設置する。チャンバ駆動ロボット１０１と
チャンバ２は電磁石機構で合体している。また、本実施
例の表面処理装置は、図１と同様に、レーザ光の出射光
学系，出射光学系の位置調整及び駆動機構，シールド板
の開閉機構，シールドガス注入機構，レーザ照射部の監
視機構，レーザ照射部の照明機構を具備して常時気中あ
るいはガス雰囲気となっている室と、水排除機構，ガス
注入機構，排ガスあるいは排塵機構，ガス流量監視機
構，ガス圧監視機構，温度監視機構，湿度監視機構、を
具備した水環境下の構造物表面に接する室の２室より構
成され、かつ２室が開閉機構を有するシールド板で区切
られているチャンバを有している。ここで、各種駆動／
制御は遠隔操作室内より走査される。圧力容器外部の遠
隔操作室内には、図１５に示すようなレーザ発信器６
９，各種制御系７０，チャンバ内の温度，湿度，圧力，
ガス流量の計測／調整系７２〜７５，排水機構，排ガス
／排塵機構，各種ガス機構等の調整系７６〜８０，監視
モニター７１等が設置されている。レーザ光はレーザ発
振器より発振され、伝送系である光ファイバーへの入射
光学系を通じて光ファイバーに伝送され、ファイバー接
続機構を経て出射光学系から照射される。また、支持ピ
ラー導入，２次アームの駆動，チャンバの駆動，出射光
学系の位置調整及び駆動，シールド板の開閉，シールド
ガス注入，レーザ照射部の監視，レーザ照射部の照明，
水排除，ガス注入，排ガスあるいは排塵，ガス流量監
視，ガス圧監視，温度監視，湿度監視もまた同遠隔操作
室に設置の各制御機構によって遠隔操作される。また、
チャンバ２は実施例６に述べたように、シュラウド９３
内面の形状にフィットしたアクセス用治具４８をチャン
バ底部にあらかじめ設置しておくと効果的である。

【０１０６】次に図２０に示すように、支持ピラー１０
４に付属の２次アーム１０５を伸ばしてアーム先端の電
磁石機構１０８とチャンバ２を合体させる。さらに、２
次アーム１０５の伸縮機構によって、チャンバ２に荷重
を付与してシュラウド表面に密着させる。実施例１で述
べたように、荷重はロードセルによって測定され、適正
荷重となるように調整される。チャンバ２がアーム先端
１０８と合体した後は、チャンバ駆動用ロボットは電磁
石機構をｏｆｆにして切り離され、水面上に戻され、以
降２次アームの駆動機構や先端部のスライド機構によっ
てチャンバは移動する。図２１に示すように、シュラウ
ド内面の周溶接部１０９に沿った施工を行う場合には、
２次アーム１０５を伸ばした後、チャンバスライド機構
１０６の回転機構１０７によって溶接部１０９に沿うよ
うにスライド機構１０７を回転してアクセスする。

【０１０７】次にチャンバ内の排水，ガスシールド，雰
囲気制御，チャンバ内のシールド板開口，レーザトーチ
アクセス，レーザ照射と一連の施工を行うが、施工方法
は図１５及び図１に示すような実施例１に述べた方法と
同様である。

【０１０８】レーザ照射を行うにおいて公知にあるよう
に、照射エネルギー密度が１.０〜１００Ｊ／mmあるい
は冷却速度が１０³〜１０⁷℃／ｓあるいは形成される凝
固セルサイズが０.１〜３.０μｍとなる条件で施工を行
うことによって、施工当該部の鋭敏化は回復して耐食性
あるいは耐応力腐食割れ性は改善され、かつ施工後のプ
ラント運転期間における経年的な耐食性あるいは耐応力
腐食割れ性の劣化が防止される。また、実施例４〜５に
述べたガスシールド方式、あるいはレーザ出射光学系の
温度制御かつ乾燥する施工方式を併用することで施工時
の結露等の不具合発生が防止される。

【０１０９】レーザ照射によってチャンバ内で表面処理
領域１１２を形成する施工の完了後、実施例１に述べた
後施工でチャンバを移動可能な状態にし、アーム先端１
０５のスライド機構１０６によってチャンバ２を次の施
工位置に移動させる。チャンバ２を移動した後、上記の
一連の施工を繰り返すことによってシュラウド内面に表
面処理領域が形成される。

【０１１０】図２２に示すように、表面処理領域１１２
が一部重なるようにチャンバを連続的に移動させてもよ
いが、表面処理領域１１２が重なった部分１１６は入熱
を多く受け、生じる残留引張応力も高くなる傾向のある
場合には、チャンバ内での表面処理領域１１２をセグメ
ントとし、最終的にセグメントである表面処理領域１１
２が重なって隙間のない施工領域を形成するように不連
続に移動する際、セグメントの重なった部分１１６の受
ける入熱量の最大値、すなわち図２３におけるｍ番目の
施工の入熱履歴の入熱量からｍ＋ｎ番目の施工の入熱履
歴の入熱量までの総和が最小となるアルゴリズムを設定
する。ここで、Ｃｒ炭化物の析出等による鋭敏化を問題
とするならば、５００〜８５０℃の温度域における入熱
履歴の総和の最小化であり、Ｈｅの粒界への凝集等によ
る粒界脆化が問題であるならば、９００〜１３００℃の
温度域における入熱履歴の総和の最小化を図って設定す
ればよい。また、引張残留応力が問題となるならば、生
じる残留応力の最大値が最小となるアルゴリズムを設定
すればよい。以上のいずれかの設定された順序に従って
一連の施工を行うことで、表面処理領域が重なった部分
の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性劣化の感受性が低減
される。

【０１１１】２次アーム１０５先端のスライド機構１０
６による移動限界までチャンバ２が移動して施工した
後、チャンバ２を初期位置に戻す。次の施工位置にアク
セスする場合には、支持ピラー１０４を回転して上記の
一連の施工を繰り返してもよいが、シュラウド周溶接部
１０９近傍の溶接熱影響部１１１を一周する施工を行う
際、最初にアクセスした時の上部格子板９２を通過して
いる伝送管２５が同格子板９２と接触して損傷を生じる
恐れのある場合や、長時間施工によって構成部品の交換
が必要となる場合には、以下の方法で施工を行う。

【０１１２】まず、上述した図１９に示すチャンバ駆動
ロボット１０１を再びアクセスしてチャンバ２と合体
し、図２０に示す２次アーム先端１０８とチャンバ２を
切り離す。チャンバ２はチャンバ駆動機構１００によっ
て上部格子板９２の間を通過して圧力容器９１外部の遠
隔操作場所９８に戻される。光ファイバー等構成部品の
劣化が認められる場合には当該部品を交換する。

【０１１３】次に再びチャンバ駆動ロボット１０１を移
動して、以降の施工に最も都合のよい上部格子板９２の
間を通過する位置からアクセスし、チャンバ２をシュラ
ウド９３内面の未処理の施工当該部に設置する。

【０１１４】次に再び２次アーム１０５を伸ばして先端
部１０８とチャンバ２を合体し、荷重付与後チャンバ駆
動ロボット１０１を切り離す。以降は上記の施工を繰り
返して行う。

【０１１５】以上の施工によって、シュラウド９３内面
を一周する周溶接部１０９近傍の溶接熱影響部１１１全
体に表面処理部１１２が形成され、同領域の耐食性ある
いは耐応力腐食割れ性が改善される。

【０１１６】また、実施例２で述べた２室をレーザ光の
波長を透過するシールド板で区切られているチャンバを
用いた場合でも、上記の施工によって、シュラウド内面
を一周する周溶接部近傍の溶接熱影響部全体に表面処理
部が形成される。

【０１１７】また、実施例３で述べた分離独立型の２種
類のチャンバを用いた場合には、構造物表面に接するチ
ャンバの方を上記のチャンバ駆動機構によってアクセス
し、レーザトーチおよびレーザトーチ駆動機構が設置さ
れているチャンバの方を支持ピラーに付属の２次アーム
先端にあらかじめ取り付けてアクセスする。アクセス後
は上記の施工によって、シュラウド内面を一周する周溶
接部近傍の溶接熱影響部全体に表面処理部が形成され
る。

【０１１８】（実施例８）本発明の実施例として、上述
の実施例１〜６の施工方法を用いて、原子炉の圧力容器
内部炉内構造物への適用の他の例として、荷重付与機構
を有するチャンバ駆動機構を用いて、シュラウドの外側
における軸方向溶接部近傍の溶接熱影響部が鋭敏化して
いる場合の、同部位の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性
を改善する表面処理施工を、圧力容器外部から遠隔操作
によって行う場合について、図１９，図２０，図２２，
図２３，図２４を用いて説明する。

【０１１９】初めにレーザ照射施工のための前処理およ
びシュラウド外面へのアクセス方法について説明する。
まず、圧力容器の上蓋を取外し、蒸気乾燥器，気水分離
器，燃料チャンネルを順次外す。必要に応じて制御棒，
中性子計測管を圧力容器の下方から抜き出して、炉心部
を炉水のみで満たされた状態にする。次にシュラウド外
面の施工対象部位に対して、実施例１と同様に、施工対
象部位表面の酸化皮膜及び表面の金属光沢を機械的に除
去処理する。

【０１２０】上記の機械的表面処理後、レーザ照射装置
をアクセスする。シュラウド外面９３での施工の場合、
チャンバ２およびチャンバ駆動機構１０１の大きさが上
部格子板の間を通過可能な範囲に限定されることはな
い。従って実施例７にて説明した支持ピラーおよび伸縮
機構を有する２次アームを用いて２次アームによって荷
重を付与する施工方式を用いる代わりに、実施例１ある
いは２で述べた施工方式と同じ原理で、あらかじめ支持
ピラーにチャンバを設置しておくことが可能である。

【０１２１】すなわち、図１９に示す支持ピラー駆動機
構１０３によってシュラウド９３外面の施工当該部にチ
ャンバ２を設置して、図２０に示す２次アーム駆動機構
によってシュラウド９３外面と密着させる。チャンバ２
は実施例６に述べたように、シュラウド９３外面の形状
にフィットしたアクセス用治具４８をチャンバ底部にあ
らかじめ設置しておくと効果的である。図２４はシュラ
ウド９３外面の軸方向溶接部１１０周囲の溶接熱影響部
にアクセスした時の状況を示したものである。軸方向溶
接部１１０へのアクセスの場合には、スライド機構１０
６を回転させずそのままアクセスする。以下実施例１あ
るいは２にて説明した施工によって、あるいは実施例４
あるいは５にて説明した施工と併用することによって、
シュラウド９３外面の軸方向溶接部１１０近傍の溶接熱
影響部を含む領域に図１７と同様に表面処理部が形成さ
れ、同領域の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性が改善さ
れる。

【０１２２】（実施例９）本発明の実施例として、上述
の実施例１〜６の施工方法を用いて、原子炉の圧力容器
内部炉内構造物への適用の一例として、炉心シュラウド
の内側における周溶接部近傍の溶接熱影響部が鋭敏化し
ている場合の、同部位の耐食性あるいは耐応力腐食割れ
性を改善する表面処理施工において、レーザ発振器より
発振されたレーザ光を複数に分岐し、分岐されたレーザ
光を伝送して、施工当該領域の複数位置において同時あ
るいは順次にレーザ照射して表面処理施工を、圧力容器
外部から遠隔操作によって行う場合について、図２５，
図１９，図２０を用いて説明する。

【０１２３】図２５は、実施例７と同様に、炉心部を炉
水で満たされた状態において、シュラウド９３内面の施
工対象部位に対して表面の酸化皮膜及び表面の金属光沢
を機械的に除去処理を完了後、発振されたレーザ光を３
系統に分岐する手段を有したレーザ処理装置をアクセス
した状態を示したものである。このレーザ処理装置は、
遠隔装置９８内に設置のレーザ発振器，レーザ分岐系，
三つのレーザ入射光学系、三つの光ファイバー，レーザ
出射光学系やレーザトーチの駆動機構や実施例１にて説
明した各種監視機構等を内部に設置した実施例１〜５に
記載の機能を有するチャンバ２、図１９に示すチャンバ
駆動機構１００及び駆動ロボット１０１をそれぞれ３系
統用いて、三つの支持ピラー１０４，三つの２次アーム
１０５，各種駆動機構の伝送系、実施例１にて説明した
各種制御機構およびその伝送系から構成されている。こ
こで、レーザトーチの駆動機構，チャンバ駆動機構，２
次アーム駆動機構、上記の各種監視機構および制御機構
はそれぞれ三つが独立しており、独立して駆動あるいは
制御される。

【０１２４】まず、炉心部に伸縮機構を有するそれぞれ
の支持ピラー１０４を挿入する。それぞれの２次アーム
１０５は支持ピラーに垂直な方向への伸縮機構を有し、
かつアーム先端はチャンバ２と電磁石機構１０８で合体
可能であり、さらにチャンバと合体した後チャンバがス
ライドして移動可能なスライド機構１０６およびスライ
ド機構の回転機構１０７を有している。

【０１２５】次に三つのチャンバ駆動機構によってレー
ザ照射装置を有するチャンバ２をシュラウド内面の３ヵ
所の施工当該部に設置する。チャンバ駆動機構とチャン
バは電磁石機構で合体している。図２５では、シュラウ
ド９３内面の周溶接部１０９に２ヵ所、軸方向溶接部１
１０に１ヵ所設置している状態が示されている。また、
チャンバ２は実施例６に述べたように、それぞれの施工
部位の形状にフィットしたアクセス用治具をチャンバ底
部にあらかじめ設置しておくと効果的である。次に三つ
の支持ピラー１０４に付属のそれぞれの２次アーム１０
５をそれぞれ伸ばしてアーム先端１０８とチャンバ２を
それぞれ合体させる。さらに、２次アーム１０５の伸縮
機構によって、チャンバ２に荷重を付与してシュラウド
９３表面に密着させる。三つの２次アームの先端にそれ
ぞれ付属している荷重付与機構もまた独立して駆動し、
実施例１で述べたように、荷重はロードセルによって測
定され、適正荷重となるようにそれぞれ調整される。チ
ャンバ２がアーム先端１０８とそれぞれ合体した後は、
チャンバ駆動用ロボットは実施例７と同様に切り離さ
れ、水面上に戻され、以降それぞれの２次アーム１０５
のスライド機構１０７によって、チャンバ２それぞれは
独立して移動する。

【０１２６】次にそれぞれのチャンバ内の排水，ガスシ
ールド，雰囲気制御，チャンバ内のシールド板開口，レ
ーザトーチアクセス，レーザ照射と一連の施工を行う。
施工方法は実施例７に述べた方法と同様であるが、一連
の施工における上記の駆動／制御機構は独立しており、
それぞれの施工状況に応じて独自に調整される。発振器
から発振されたレーザ光は分岐系によって３本の光ファ
イバーに分岐して伝送される。従って、１度のレーザ発
振によって３か所に同時に照射される。

【０１２７】レーザ照射によってチャンバ内で表面処理
領域を形成する施工の完了後、実施例１に述べた事後施
工でチャンバ２を移動可能な状態にし、それぞれのアー
ム先端のスライド機構によってチャンバ２をそれぞれの
次の施工位置に移動させる。チャンバ２を移動した後、
上記の一連の施工を繰り返すことによってシュラウド９
３内面に表面処理領域が形成される。

【０１２８】２次アーム先端のスライド機構による移動
限界までチャンバが移動して施工した後は、実施例７と
同様に、チャンバ２をそれぞれ初期位置に戻し、チャン
バ駆動ロボット１０１を再びアクセスしてチャンバ２と
合体し、２次アーム先端108とチャンバ２を切り離す。
それぞれのチャンバ２はチャンバ駆動機構１００によっ
て上部格子板９２の間を通過して圧力容器外部の遠隔操
作場所９８に戻される。光ファイバー等構成部品の劣化
が認められる場合には当該部品を交換する。

【０１２９】次に再びチャンバ駆動ロボット１０１を移
動して、それぞれ以降の施工に最も都合のよい上部格子
板９２の間を通過する位置からアクセスし、それぞれの
チャンバ２をシュラウド９３内面の未処理の施工当該部
に設置する。例えば、周溶接部位１０９へのアクセスで
あれば、チャンバ駆動ロボット１０１は上部格子板９２
の異なった格子位置に移動してアクセスする必要がある
が、軸方向溶接部１１０位へのアクセスであれば、チャ
ンバ駆動ロボット１０１は同じ位置からアクセスしてチ
ャンバ駆動機構１００によって高さを調節すればよい。

【０１３０】次に再び２次アーム１０５を伸ばしてそれ
ぞれの先端部１０８とチャンバ２を合体し、荷重付与後
それぞれのチャンバ駆動ロボット１０１を切り離す。以
降は上記の施工を繰り返して行う。

【０１３１】以上の施工によって、シュラウド９３内面
の周溶接部１０９および軸方向溶接部１１０近傍の溶接
熱影響部全体に表面処理部を形成させる施工に要する時
間が短縮化される。

【０１３２】（実施例１０）構造物表面にレーザ光を照
射する施工において、施工当該部に、レーザ光の照射施
工を行う手段と構造物の鋭敏化度を検出する手段を有す
るチャンバを設置し、構造物の鋭敏化度を検出して施工
対象領域を把握した後、レーザ照射施工を行い、レーザ
照射施工完了後、施工部の鋭敏化度を再び検出して構造
物の健全性を確認する表面処理施工方法に関する実施例
を図１７，図１２を用いて以下に説明する。なお、本実
施例は実施例２と同様の構造であるレーザトーチ及び駆
動機構が設置され常時気中あるいはガス雰囲気となって
いる室と構造物表面に接し実施例１の構造に加えて構造
物の鋭敏化度を検出する手段を備えた室の２室から構成
され、かつ２室がレーザ光を透過するシールド板で区切
られているチャンバを用いた実施例であるが、実施例１
あるいは実施例３〜６に記載の構造を有し上記の鋭敏化
検出機構を有するチャンバを用いた施工も、以下に説明
する施工方法と同様の方法で原理的に可能である。

【０１３３】図１７は、本実施例による表面処理装置
を、水中に位置する構造物に水面上からアクセスして横
向き姿勢で施工する状態を示している。本実施例の表面
処理装置は、図１２に示すようなレーザ光の出射光学系
を含むレーザトーチ６，出射光学系の位置調整及び駆動
機構１１，シールドガス注入機構１５，距離監視機構１
８，レーザ照射部の監視機構１９，レーザ照射部の照明
機構２０を具備して常時気中あるいはガス雰囲気となっ
ている室４と，水排除機構１６，ガス注入機構１５，排
ガスあるいは排塵機構１７，ガス流量監視機構２４，圧
力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度監視機構２
２、を具備した水環境下の構造物表面に接する室３の２
室より構成され、かつ２室がレーザ光を透過するシール
ド板３５で区切られているチャンバ２を有しており、か
つ構造物表面の鋭敏化度を検出する手段として、電解液
を注入する電解液注入機構５３，電解液排出機構５４，
対極５１および参照電極５０が上記構造物表面に接する
室３に具備されており、水面５９上に設置されている電
解液注入調整系８５，電解液槽８６，電解液排出調整系
８７とつながっている。チャンバ外部にはアクセス時に
構造物表面に電気的に接触し、上記対極および参照電極
と電気的に接続された端子５２が具備されている。さら
に上記端子５２と対極５１および参照電極５０はコネク
タ８１を通じて、波形発生器８２，電位規制器８３，電
流測定器８４に電気的に接続されている。さらに、構造
物表面に接する室３の内壁は絶縁材４９でコーティング
されている。

【０１３４】まず、図１７に示すように、実施例１と同
様にチャンバを設置して構造物表面と密着させる。

【０１３５】次に、排水機構１６によって構造物表面に
接する室内の水を排除し、次に電解液注入機構５３によ
って電解液を注入する。電解溶液として本実施例では、
Ｈ₂ＳＯ₄＋ＫＳＣＮ溶液を用いる。

【０１３６】構造物表面に接する室３内が電解溶液で満
たされ、構造物表面の自然電位が一定となって安定化し
たら、上記波形発生器８２と電位規制器８３を用いて当
該構造物の不働態電位まで瞬時に電位を付加し、同不働
態電位に一定時間保持する。次に、上記波形発生器８２
と電位規制器８３を用いてピーク時の電位の異なる複数
のパルス信号を付加する。付加するそれぞれのパルス信
号のピーク時の電位は、電位規制器８３によって、上記
不働態電位から構造物表面の自然電位まで変化させて設
定する。各パルス信号を付加したときに流れる電流は電
流測定器８４によって測定される。

【０１３７】本実施例では、測定された上記電流を、構
造物表面に接する室内の電解溶液に接している構造物表
面の面積で除した電流密度に換算し、付加した各電位で
測定した電流密度の最大値によって、構造物当該部の鋭
敏化度を判定する。ここで、上記最大電流密度が大きい
ほど鋭敏化度は高いことになる。

【０１３８】最大電流密度の測定後は、電解液排出機構
５４およびガス注入機構１５によって電解溶液を排出
し、構造物表面に接する室３内をガス雰囲気とする。

【０１３９】上記の方法で構造物当該部の鋭敏化度を検
出し、表面処理施工の必要性の有無を判断する。鋭敏化
度が低く表面処理施工の必要のない場合には、実施例１
と同様の方法でチャンバ２を移動させて次の施工対象部
位にアクセスする。鋭敏化度が高く表面処理施工の必要
な場合には、レーザ照射施工を行う。レーザ照射施工方
法は実施例１と同様である。

【０１４０】チャンバ内のレーザ照射による表面処理施
工の完了後、上記と同様の方法で表面処理を施した当該
部の鋭敏化度を検出し、健全性を確認する。この時、検
出した鋭敏化度が高い場合は、施工不良か、あるいは、
鋭敏化度の測定領域が表面処理領域より大きい場合であ
るから、再施工かあるいはチャンバを移動させて表面処
理領域が重なる隣接部位の施工を行う。

【０１４１】以上述べた方法によって、構造物１の施工
対象領域を正確に把握し、必要領域のみにレーザ照射施
工を行い、かつレーザ照射施工後の構造物の健全性を確
認して施工不良のない表面処理が形成され、構造物の鋭
敏化に起因する腐食損傷や応力腐食割れの発生は防止さ
れる。

【０１４２】（実施例１１）本発明の実施例として、実
施例１０の施工方法を用いて、原子炉の圧力容器内部へ
の適用の一例として、炉心シュラウドの内側にアクセス
し、シュラウド内面の鋭敏化度を検出して施工対象領域
を把握した後、レーザ照射施工を行い、レーザ照射施工
完了後、施工部の鋭敏化度を再び検出してシュラウドの
健全性を確認する表面処理施工を圧力容器外部から遠隔
操作によって行う方法について、図１９，図２０，図２
１，図２２，図２３，図１２等を用いて以下に説明す
る。

【０１４３】初めに実施例７〜９と同様に表面処理施工
のための前処理を行う。まず、圧力容器９１の上蓋を取
外し、蒸気乾燥器，気水分離器，燃料チャンネルを順次
外し、さらに制御棒を圧力容器９１の下方から抜き出
す。必要に応じて中性子計測管も圧力容器の下方から抜
き出して、炉心部を炉水で満たされた状態にする。次に
シュラウド９３内面の施工の対象となると想定される部
位に対して、実施例１と同様に施工の対象となると想定
される部位表面の酸化皮膜及び表面の金属光沢を機械的
に除去処理する。

【０１４４】上記の機械的表面処理後、本発明の鋭敏化
検出機能を有する表面処理装置をアクセスする。ここで
は、実施例１０と同様に、２室をレーザ光を透過するシ
ールド板で区切られたチャンバを用いた施工について記
述する。さらに、炉内へのチャンバのアクセス方法とし
ては実施例７と同様に、支持ピラーおよび伸縮機構を有
する２次アームを用いた方法について以下に説明する。

【０１４５】まず図１９に示すように、炉心部に伸縮機
構を有する２次アーム１０５を有する支持ピラー１０４
を挿入する。ここで支持ピラー１０４は上部格子板９２
を通過可能な太さであり、２次アーム１０５が付属して
いる。２次アーム１０５は支持ピラー１０４に垂直な方
向への伸縮機構を有し、かつアーム先端はチャンバ２と
電磁石機構１０８で合体可能であり、さらにチャンバ２
と合体した後チャンバ２がスライドして移動可能なスラ
イド機構１０６およびそのスライド部の回転機構１０７
を有している。

【０１４６】次に図２１のように、チャンバ駆動機構１
００によってレーザ照射装置を有するチャンバ２をシュ
ラウド内面の施工当該部に設置する。チャンバ駆動ロボ
ット１０１とチャンバ２は電磁石機構で合体している。
また、本実施例の表面処理装置は実施例１０と同様に図
１２に示すような、レーザ光の出射光学系を含むレーザ
トーチ６、出射光学系の位置調整及び駆動機構１１，シ
ールドガス注入機構１５，距離監視機構１８，レーザ照
射部の監視機構１９，レーザ照射部の照明機構２０を具
備して常時気中あるいはガス雰囲気となっている室４
と，水排除機構１６，ガス注入機構１５，排ガスあるい
は排塵機構１７，ガス流量監視機構２４，圧力監視機構
２３，温度監視機構２１，湿度監視機構２２を具備した
水環境下の構造物表面に接する室３の２室より構成さ
れ、かつ２室がレーザ光を透過するシールド板で区切ら
れているチャンバ２を有している。ここで、各種駆動／
制御は図１６に示す遠隔操作室９８より操作される。遠
隔操作室９８には、図１４に示すようなレーザ発信器６
９，各種制御系７０，チャンバ内の温度，湿度，圧力，
ガス流量の計測／調整系７２〜７５，排水機構，排ガス
／排塵機構，各種ガス機構等の調整系，７６〜８０，監
視モニター７１，鋭敏化検出系のコネクタ８１，波形発
生器８２，電位規制器８３，電流測定器８４，電解液注
入調整系８５，電解液槽８６，電解液排出調整系８７等
が設置されている。レーザ光はレーザ発振器より発振さ
れ、伝送系である光ファイバーへの入射光学系を通じて
光ファイバーに伝送され、ファイバー接続機構を経て出
射光学系から照射される。また、支持ピラー導入，２次
アームの駆動，チャンバの駆動，出射光学系の位置調整
及び駆動，シールド板の開閉，シールドガス注入，レー
ザ照射部の監視，レーザ照射部の照明，水排除，ガス注
入，排ガスあるいは排塵，ガス流量監視，ガス圧監視，
温度監視，湿度監視もまた同遠隔操作室に設置の各制御
機構によって遠隔操作される。かつ構造物表面の鋭敏化
度を検出する手段としてチャンバ２内には、図１２に示
すように、電解液を注入する電解液注入機構５３，電解
液排出機構５４，対極５１および参照電極５０が上記構
造物表面に接する室３に具備されており、チャンバ外部
にはアクセス時に構造物表面に電気的に接触し、上記対
極および参照電極と電気的に接続された端子５２が具備
されている。電解液注入，電解液排出もまた上記遠隔操
作室９８に設置の制御機構によって遠隔操作される。さ
らに、上記端子５２と対極５１および参照電極５０はコ
ネクタ８１を通じて上記遠隔操作室９８に設置の波形発
生器８２，電位規制器８３，電流測定器８４に電気的に
接続されている。さらに、構造物表面に接する室３の内
壁は絶縁材４９でコーティングされている。チャンバ２
は実施例６に述べたように、シュラウド９３内面の形状
にフィットしたアクセス用治具をチャンバ底部にあらか
じめ設置しておくと効果的である。

【０１４７】次に支持ピラー１０４に付属の２次アーム
１０５を伸ばしてアーム先端１０８とチャンバ２を合体
させる。さらに、２次アーム１０５の伸縮機構によっ
て、チャンバ２に荷重を付与してシュラウド９３表面に
密着させる。実施例１で述べたように、荷重はロードセ
ルによって測定され、適正荷重となるように調整され
る。チャンバ２がアーム先端１０８と合体した後は、チ
ャンバ駆動用ロボット101は電磁石機構をｏｆｆにして
切り離され、水面５９上に戻され、以降２次アーム先端
部のスライド機構１０６によってチャンバは移動する。

【０１４８】次に、排水機構１６によってシュラウド内
面に接する室３内の水を排除し、次に電解液注入機構５
３によって電解液を注入する。電解溶液として本実施例
では実施例１０と同様に、Ｈ₂ＳＯ₄＋ＫＳＣＮ溶液を用
いる。

【０１４９】シュラウド内面に接する室３内が電解溶液
で満たされ、シュラウド９３内面の自然電位が一定とな
って安定化したら、上記波形発生器８２と電位規制器８
３を用いてステンレス鋼の不働態電位まで瞬時に電位を
付加し、同不働態電位に一定時間保持する。

【０１５０】次に、上記波形発生器８２と電位規制器８
３を用いてピーク時の電位の異なる複数のパルス信号を
付加する。付加するそれぞれのパルス信号のピーク時の
電位は、電位規制器８３によって、上記不働態電位から
シュラウド内面の自然電位まで変化させて設定する。各
パルス信号を付加したときに流れる電流は電流測定器８
４によって測定される。

【０１５１】本実施例では、測定された上記電流を、シ
ュラウド内面に接する室内の電解溶液に接しているシュ
ラウド内面の面積で除した電流密度に換算し、付加した
各電位で測定した電流密度の最大値によって、シュラウ
ド内面当該部の鋭敏化度を判定する。ここで、上記最大
電流密度が大きいほど鋭敏化度は高いことになる。

【０１５２】最大電流密度の測定後は、電解液排出機構
５４およびガス注入機構１５によって電解溶液を排出
し、シュラウド内面に接する室３内をガス雰囲気とす
る。

【０１５３】上記の方法でシュラウド内面の当該部の鋭
敏化度を検出し、表面処理施工の必要性の有無を判断す
る。鋭敏化度が低く表面処理施工の必要のない場合に
は、実施例１と同様の方法でチャンバを移動させて次の
施工対象部位にアクセスする。鋭敏化度が高く表面処理
施工の必要な場合には、レーザ照射施工を行う。レーザ
照射施工方法は実施例７と同様である。すなわち、実施
例１と同様のガスシールド，雰囲気制御，レーザトーチ
アクセス，レーザ照射と一連の施工を行う。鋭敏化を回
復するレーザ照射条件としては、実施例７と同様に、レ
ーザ照射を行うにおいて公知にあるように、照射エネル
ギー密度が１.０〜１００Ｊ／mm あるいは冷却速度が１
０³〜１０⁷℃／ｓ あるいは形成される凝固セルサイズ
が０.１〜３.０μｍ となる条件で施工を行うことによ
って、施工当該部の鋭敏化は回復して耐食性あるいは耐
応力腐食割れ性は改善され、かつ施工後のプラント運転
期間における経年的な耐食性あるいは耐応力腐食割れ性
の劣化が防止される。また、実施例４〜５に述べたガス
シールド方式、あるいはレーザ出射光学系の温度制御か
つ乾燥する施工方式を併用することで施工時の結露等の
不具合発生が防止される。

【０１５４】チャンバ２内のレーザ照射による表面処理
施工の完了後、上記と同様の方法で表面処理を施したシ
ュラウド内面当該部の鋭敏化度を検出し、健全性を確認
する。この時、検出した鋭敏化度が高い場合は、施工不
良か、あるいは、鋭敏化度の測定領域が表面処理領域よ
り大きい場合であるから、再施工かあるいはチャンバを
移動させて表面処理領域が重なる隣接部位の施工を行
う。

【０１５５】レーザ照射によってチャンバ２内で表面処
理領域を形成する施工を行って、当該部の健全性を確認
する施工の完了後、実施例１に述べた事後施工でチャン
バ２を移動可能な状態にし、２次アーム先端のスライド
機構１０６によってチャンバ２を次の施工位置に移動さ
せる。チャンバ２を移動した後、上記の一連の施工を繰
り返すことによってシュラウド９３内面に表面処理領域
が形成される。

【０１５６】図２２に示すように、表面処理領域１１２
が一部重なるようにチャンバを連続的に移動させてもよ
いが、表面処理領域１１２が重なった部分１１６は入熱
を多く受け、生じる残留引張応力も高くなる傾向のある
場合には、チャンバ内での表面処理領域１１２をセグメ
ントとし、最終的にセグメントである表面処理領域１１
２が重なって隙間のない施工領域を形成するように不連
続に移動する際、セグメントの重なった部分１１６の受
ける入熱量の最大値、すなわち図２３におけるｍ番目の
施工の入熱履歴の入熱量からｍ＋ｎ番目の施工の入熱履
歴の入熱量までの総和が最小となるアルゴリズムを設定
する。ここで、Ｃｒ炭化物の析出等による鋭敏化を問題
とするならば、５００〜８５０℃の温度域における入熱
履歴の総和の最小化であり、Ｈｅの粒界への凝集等によ
る粒界脆化が問題であるならば、９００〜１３００℃の
温度域における入熱履歴の総和の最小化を図って設定す
ればよい。また、引張残留応力が問題となるならば、生
じる残留応力の最大値が最小となるアルゴリズムを設定
すればよい。以上のいずれかの設定された順序に従って
一連の施工を行うことで、表面処理領域が重なった部分
の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性劣化の感受性が低減
される。

【０１５７】２次アーム先端のスライド機構１０６によ
る移動限界までチャンバ２が移動して施工した後、チャ
ンバ２を初期位置に戻す。次の施工位置にアクセスする
場合には、支持ピラー１０４を回転して上記の一連の施
工を繰り返してもよいが、シュラウド周溶接部１０９近
傍の溶接熱影響部を一周する施工を行う際、最初にアク
セスした時の上部格子板９２を通過している伝送管２５
が同格子板９２と接触して損傷を生じる恐れのある場合
や、長時間施工によって構成部品の交換が必要となる場
合には、以下の方法で施工を行う。

【０１５８】まず、上述したチャンバ駆動ロボット１０
１を再びアクセスしてチャンバ２と合体し、２次アーム
先端１０８とチャンバ２を切り離す。チャンバ２はチャ
ンバ駆動機構１００によって上部格子板９２の間を通過
して圧力容器外部の遠隔操作室９８に戻される。光ファ
イバー等構成部品の劣化が認められる場合には当該部品
を交換する。

【０１５９】次に再びチャンバ駆動ロボット１０１を移
動して、以降の施工に最も都合のよい上部格子板９２の
間を通過する位置からアクセスし、チャンバ２をシュラ
ウド９３内面の未処理の施工当該部に設置する。

【０１６０】次に再び２次アーム１０５を伸ばして先端
部１０８とチャンバ２を合体し、荷重付与後チャンバ駆
動ロボット１０１を切り離す。以降は上記の施工を繰り
返して行う。

【０１６１】以上の施工によって、シュラウド９３内面
の鋭敏化していて表面処理施工が必要な部位全体に表面
処理部が形成され、同領域の耐食性あるいは耐応力腐食
割れ性が改善される。

【０１６２】また、実施例２で述べた２室をレーザ光の
波長を透過するシールド板で区切られているチャンバを
用いた場合でも、上記の施工によって、シュラウド内面
の鋭敏化していて表面処理施工が必要な部位全体に表面
処理部が形成され、同領域の耐食性あるいは耐応力腐食
割れ性が改善される。

【０１６３】また、実施例３で述べた分離独立型の２種
類のチャンバを用いた場合には、図１６に示すようにシ
ュラウド内面に接するチャンバ３６の方を上記のチャン
バ駆動機構によってアクセスし、レーザトーチおよびレ
ーザトーチ駆動機構が設置されているチャンバ３８の方
を支持ピラー１０４に付属の２次アーム先端１０８にあ
らかじめ取り付けてアクセスする。アクセス後は上記の
施工によって、シュラウド９３内面の鋭敏化していて表
面処理施工が必要な部位全体に表面処理部が形成され、
同領域の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性が改善され
る。

【０１６４】（実施例１２）水中に位置する構造物にレ
ーザ光を照射する施工において、溶射皮膜が形成されて
いるステンレス鋼製の構造物表面に、本発明の実施例１
にて説明した施工装置をアクセスして、施工当該部に表
面合金化層を形成し、当該部の耐食性あるいは耐応力腐
食割れ性を改善させる実施例を図１５，図１３を用いて
以下に説明する。

【０１６５】図１３は、本発明の施工装置を水中に位置
するSUS304ステンレス鋼製の構造物１に水面上からアク
セスして横向き姿勢で施工する状態を示している。構造
物１の表面にはプラズマアークによって膜厚約５０〜２
００μｍの溶射皮膜５５が形成されている。溶射皮膜５
５の組成（ｗｔ％）は、 ０≦Ｃ≦０.０２ ０≦Ｓｉ≦１.００ ０≦Ｍｎ≦２.００ ０≦Ｐ≦０.０４５ １０.５０≦Ｎｉ≦１５.００ １６.５０≦Ｃｒ≦２４.００ ２.００≦Ｍｏ≦３.００ ０≦Ｎ≦０.２２ ０≦Ｎｂ≦０.５０ ０≦Ｔｉ≦０.５０ ０≦Ｚｒ≦０.５０ ０≦Ｐｔ≦０.５０ ０≦Ｐｄ≦０.５０ Ｆｅ：ｂａｌ． の範囲とする。

【０１６６】本実施例の表面処理装置は、実施例１と同
様にレーザ光の出射光学系を含むレーザトーチ６，出射
光学系の位置調整および駆動機構１１，シールド板の開
閉機構１４，シールドガス注入機構１５，距離監視機構
１８，レーザ照射部の監視機構１９，レーザ照射部の照
明機構２０を具備して常時気中あるいはガス雰囲気とな
っている室４と，水排除機構１６，排ガスあるいは排塵
機構１７，シールドガス注入機構１５，ガス流量監視機
構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度監
視機構２２を具備した水環境下の構造物表面に接する室
３の２室より構成され、かつ２室が開閉機構を有するシ
ールド板１２で区切られているチャンバ２を有してい
る。

【０１６７】まず、実施例１と同様に図１５に示すよう
に、チャンバ２を設置し、実施例１と同様にチャンバ底
部の水の浸入を防止させる。

【０１６８】次に排水機構１６およびガス注入機構１５
によって構造物表面に接する室３内の水を排除し乾燥し
たガス雰囲気とすると同時に溶射皮膜５５が形成されて
いる構造物表面を乾燥させる。構造物の表面乾燥化によ
って、溶射皮膜５５に含まれる気孔内あるいは構造物母
材１と溶射皮膜５５との界面に存在していた水は除去さ
れる。

【０１６９】次にシールド板駆動機構１４によりシール
ド板１２を開けてチャンバ内を一室化する。

【０１７０】次にレーザトーチ６をアクセスする。レー
ザトーチ６は構造物表面との距離を距離監視機構１８に
よって、位置をレーザ照射部監視機構１９及び駆動機構
１１によって適正な状態に設定される。

【０１７１】次にレーザ光２７を構造物表面に照射す
る。レーザ光２７の照射によって溶射皮膜５５および母
材１の表面部は溶融し、ともに凝固することによって構
造物表面に上記の溶射皮膜成分あるいはＳＵＳ３０４製
の構造物母材成分からなる表面層５６を形成する。レー
ザ照射部より飛散する溶射粒子あるいは他の蒸発物はシ
ールドガスによってレーザ照射部より除去され、排ガス
あるいは排塵機構１７によってチャンバ外に排出され
る。

【０１７２】レーザ光２７の照射条件としては、溶射皮
膜５５の膜厚あるいは母材の板厚等に依存するが、膜厚
約５０〜２００μｍの上記組成の溶射皮膜の場合、実施
例７にて述べた条件とすることによって、約６０〜５０
０μｍの合金化層が形成される。合金化層５６の表面か
ら約２０μｍまでの領域における平均組成（ｗｔ％）
は、 ０≦Ｃ≦０.０３ ０≦Ｓｉ≦１.００ ０≦Ｍｎ≦２.００ ０≦Ｐ≦０.０４５ ７.５０≦Ｎｉ≦１５.００ １６.５０≦Ｃｒ≦２３.００ １.００≦Ｍｏ≦３.００ ０≦Ｎ≦０.２２ ０≦Ｎｂ≦０.５０ ０≦Ｔｉ≦０.５０ ０≦Ｚｒ≦０.５０ ０≦Ｐｔ≦０.５０ ０≦Ｐｄ≦０.５０ Ｆｅ：ｂａｌ. の範囲となる。溶射皮膜５５に含まれる気孔内あるいは
母材１と溶射皮膜５５との界面に存在していた水は既に
除去されているので、合金化層５６内に水成分の混入は
生じない。

【０１７３】レーザトーチ６は駆動機構によって移動
し、実施例１と同様の手法によってチャンバ内の構造物
表面に上記の組成範囲からなる表面合金化処理層５６の
領域を形成する。上記組成からなる形成された合金層５
６は、施工後のＣｒ炭化物の析出あるいは中性子照射に
起因する粒界でのＣｒ濃度の低下が抑止され、あるいは
水環境下での構造物表面近傍での溶存酸素濃度の増加が
抑止されて、構造物の耐食性や耐応力腐食割れ性は改善
される。

【０１７４】（実施例１３）水中に位置する構造物にレ
ーザ光を照射する施工において、溶射皮膜５５が形成さ
れているＮｉ基合金製の構造物表面に、本発明の実施例
１にて説明した施工装置をアクセスして、施工当該部に
表面合金化層を形成し、当該部の耐食性あるいは耐応力
腐食割れ性を改善させる実施例を図１５，図１３を用い
て以下に説明する。

【０１７５】図１３は、本発明の施工装置を水中に位置
するNCF600製の構造物１に水面５９上からアクセスして
横向き姿勢で施工する状態を示している。構造物表面に
はプラズマアークによって膜厚約５０〜２００μｍの溶
射皮膜５５が形成されている。溶射皮膜の組成（ｗｔ
％）は、 ０≦Ｃ≦０.０２ ０≦Ｓｉ≦０.５０ ０≦Ｍｎ≦１.００ ０≦Ｐ≦０.０３ ５.００≦Ｆｅ≦１０.００ １４.００≦Ｃｒ≦１７.００ ０≦Ｎｂ≦０.５０ ０≦Ｔｉ≦０.５０ ０≦Ｚｒ≦０.５０ ０≦Ｐｔ≦０.５０ ０≦Ｐｄ≦０.５０ Ｎｉ：ｂａｌ. の範囲とする。

【０１７６】本実施例の表面処理装置は、実施例１と同
様にレーザ光の出射光学系を含むレーザトーチ６，出射
光学系の位置調整および駆動機構１１，シールド板の開
閉機構１４，シールドガス注入機構１５，距離監視機構
１８，レーザ照射部の監視機構１９，レーザ照射部の照
明機構２０を具備して常時気中あるいはガス雰囲気とな
っている室４と，水排除機構１６，排ガスあるいは排塵
機構１７，シールドガス注入機構１５，ガス流量監視機
構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度監
視機構２２を具備した水環境下の構造物表面に接する室
３の２室より構成され、かつ２室が開閉機構を有するシ
ールド板１２で区切られているチャンバ２を有してい
る。

【０１７７】まず、実施例１と同様に図１５に示すよう
に、チャンバ２を設置し、実施例１と同様にチャンバ底
部の水の浸入を防止させる。

【０１７８】次に排水機構１６およびガス注入機構１５
によって構造物表面に接する室３内の水を排除し乾燥し
たガス雰囲気とすると同時に溶射皮膜５５が形成されて
いる構造物表面を乾燥させる。構造物の表面乾燥化によ
って、溶射皮膜５５に含まれる気孔内あるいは構造物母
材１と溶射皮膜５５との界面に存在していた水は除去さ
れる。

【０１７９】次にシールド板駆動機構１４によりシール
ド板１２を開けてチャンバ内を一室化する。

【０１８０】次にレーザトーチ６をアクセスする。レー
ザトーチ６は構造物表面との距離を距離監視機構１８に
よって、位置をレーザ照射部監視機構１９および駆動機
構１１によって適正な状態に設定される。

【０１８１】次にレーザ光２７を構造物表面に照射す
る。レーザ光２７の照射によって溶射皮膜５５および母
材１の表面部は溶融し、ともに凝固することによって構
造物表面に上記の溶射皮膜成分あるいはNCF600製の構造
物母材成分からなる表面層５６を形成する。レーザ照射
部より飛散する溶射粒子あるいは他の蒸発物はシールド
ガスによってレーザ照射部より除去され、排ガスあるい
は排塵機構１７によってチャンバ外に排出される。

【０１８２】レーザ光２７の照射条件としては、溶射皮
膜５５の膜厚あるいは母材の板厚等に依存するが、膜厚
約５０〜２００μｍの上記組成の溶射皮膜の場合、実施
例７にて述べた条件とすることによって、約６０〜５０
０μｍの合金化層が形成される。合金化層５６の表面か
ら約２０μｍまでの領域における平均組成（ｗｔ％）
は、 ０≦Ｃ≦０.０３ ０≦Ｓｉ≦０.５０ ０≦Ｍｎ≦１.００ ０≦Ｐ≦０.０３ ５.５０≦Ｆｅ≦１０.００ １４.００≦Ｃｒ≦１７.００ ０≦Ｎｂ≦０.５０ ０≦Ｔｉ≦０.５０ ０≦Ｚｒ≦０.５０ ０≦Ｐｔ≦０.５０ ０≦Ｐｄ≦０.５０ Ｎｉ：ｂａｌ. の範囲となる。溶射皮膜５５に含まれる気孔内あるいは
母材１と溶射皮膜５５との界面に存在していた水は既に
除去されているので、合金化層５６内に水成分の混入は
生じない。

【０１８３】レーザトーチ６は駆動機構１１によって移
動し、実施例１と同様の手法によってチャンバ内の構造
物表面に上記の組成範囲からなる表面合金化処理層５６
の領域を形成する。上記組成からなる形成された合金層
５６は、施工後のＣｒ炭化物の析出あるいは中性子照射
に起因する粒界でのＣｒ濃度の低下が抑止され、あるい
は水環境下での構造物表面近傍での溶存酸素濃度の増加
が抑止されて、構造物の耐食性や耐応力腐食割れ性は改
善される。

【０１８４】（実施例１４）水中に位置する構造物にレ
ーザ光を照射する施工において、ステンレス鋼製の構造
物表面に、本発明の施工装置をアクセスして、金属成分
を含む溶液を構造物表面に接した状態でレーザ光を照射
し、構造物表面に溶液中に含まれる金属成分あるいは溶
液中の成分からなる表面層を形成し、当該部の耐食性あ
るいは耐応力腐食割れ性を改善させる実施例を図１８，
図１４を用いて以下に説明する。

【０１８５】図１８は、本発明の施工装置を水中に位置
するSUS304ステンレス鋼製の構造物１に水面５９の上か
らアクセスして横向き姿勢で施工する状態を示してい
る。

【０１８６】本実施例の表面処理装置は、図１４に示す
ようなレーザ光の出射光学系を含むレーザトーチ６，出
射光学系の位置調整および駆動機構１１，シールドガス
注入機構１５，距離監視機構１８，レーザ照射部の監視
機構１９，レーザ照射部の照明機構２０，ガス流量監視
機構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２１，湿度
監視機構２２を具備して常時気中あるいはガス雰囲気と
なっている室４と，水排除機構１６，排ガスあるいは排
塵機構１７，シールドガス注入機構１５，溶液注入機構
５７，溶液排出機構５８を具備した水環境下の構造物表
面に接する室３の２室より構成され、かつ２室がレーザ
光を透過するシールド板３５で区切られているチャンバ
を有している。さらに、図１５に示すように水面上に
は、実施例１の場合と同様に、チャンバ駆動ロボット６
１，チャンバ駆動機構６０，駆動機構に付随の位置監視
機構１１４および垂直方向位置調整機構１１５および水
平位置調整機構６２，レーザ発信器６９，各種制御系７
０，チャンバ内のガス流量，圧力，温度，湿度の計測／
調整系７２〜７５，排水機構，排ガス／排塵機構，各種
ガス機構の調整系７６〜８０，溶液注入調整系８８，溶
液槽８９，溶液排出調整系９０が具備されている。

【０１８７】まず、実施例１と同様に図１５に示すよう
に、チャンバを設置し、構造物表面と密着させる。

【０１８８】次に排水機構１６によって構造物表面に接
する室内の水を排除し、次に溶液注入機構５７によって
溶液を注入する。注入する溶液は、Ｃｒイオンあるいは
Ｐｄイオンを含んだ水溶液である。

【０１８９】構造物表面に接する室３内が上記水溶液で
満たされたあと、レーザトーチ６をアクセスしてレーザ
光を照射する。本実施例では、構造物表面を融点以上に
加熱する必要はない。

【０１９０】レーザ照射を受けた構造物表面は不働態皮
膜が破壊されて活性化すると同時に水溶液中のＣｒイオ
ンあるいはＰｄイオンが析出し、表面部にＣｒあるいは
Ｐｄを含んだ皮膜が形成される。

【０１９１】レーザトーチ６は駆動機構１１によって移
動し、実施例１と同様の手法によってチャンバ内の構造
物表面に上記の皮膜処理層の領域を形成する。上記のよ
うに形成された皮膜は、安定した不働態皮膜となり施工
後のＣｒ炭化物の析出あるいは中性子照射に起因する粒
界でのＣｒ濃度の低下が生じても安定した不働態皮膜と
なり、あるいは水環境下での構造物表面近傍での溶存酸
素濃度の増加が抑止されて、構造物の耐食性や耐応力腐
食割れ性は改善される。

【０１９２】（実施例１５）本発明の実施例として、実
施例１４の施工方法を用いて、原子炉の圧力容器内部へ
の適用の一例として、炉心シュラウドの内側にアクセス
し、実施例１４に記載の表面処理施工を遠隔操作で行う
方法について、図１９，図２０，図２１，図１８，図１
４を用いて以下に説明する。

【０１９３】初めに実施例７〜９および実施例１１と同
様に表面処理施工のための前処理を行う。まず、圧力容
器の上蓋を取外し、蒸気乾燥器，気水分離器，燃料チャ
ンネルを順次外し、さらに制御棒を圧力容器の下方から
抜き出す。必要に応じて中性子計測管も圧力容器の下方
から抜き出して、炉心部を炉水で満たされた状態にす
る。次にシュラウド内面の施工の対象となる部位に対し
て、実施例１と同様に施工対象部位の酸化皮膜を機械的
に除去処理する。

【０１９４】上記の機械的酸化皮膜除去処理後、本発明
の溶液注入機構および溶液排出機構を有する実施例１４
にて述べたチャンバをアクセスする。炉内へのチャンバ
のアクセス方法としては実施例７と同様に、支持ピラー
および伸縮機構を有する２次アームを用いた方法につい
て、以下に説明する。

【０１９５】まず図１９に示すように、炉心部に伸縮機
構を有する２次アーム１０５を有する支持ピラー１０４
を挿入する。ここで支持ピラー１０４は上部格子板９２
を通過可能な太さであり、２次アーム１０５が付属して
いる。図２０に示すように、２次アーム１０５は支持ピ
ラー１０４に垂直な方向への伸縮機構を有し、かつアー
ム先端はチャンバ２と電磁石機構１０８で合体可能であ
り、さらにチャンバ２と合体した後チャンバ２がスライ
ドして移動可能なスライド機構１０６およびその回転機
構１０７を有している。

【０１９６】次にチャンバ駆動機構１００によってレー
ザ照射装置を有するチャンバ２をシュラウド内面の施工
当該部に設置する。チャンバ駆動機構１０１とチャンバ
２は電磁石機構で合体している。また、本実施例の表面
処理装置は実施例１４と同様に図１４に示すような、レ
ーザ光の出射光学系を含むレーザトーチ６，出射光学系
の位置調整及び駆動機構１１，シールドガス注入機構１
５，距離監視機構１８，レーザ照射部の監視機構１９，
レーザ照射部の照明機構２０を具備して常時気中あるい
はガス雰囲気となっている室３と，水排除機構１６，ガ
ス注入機構１５，排ガスあるいは排塵機構１７，ガス流
量監視機構２４，圧力監視機構２３，温度監視機構２
１，湿度監視機構２２を具備した水環境下の構造物表面
に接する室３の２室より構成され、かつ２室がレーザ光
を透過するシールド板３５で区切られているチャンバを
有している。ここで、各種駆動／制御は図１９に示す遠
隔操作室９８より操作される。遠隔操作室９８には、図
１８に示すようなレーザ発信器６９，各種制御系７０，
チャンバ内の温度，湿度，圧力，ガス流量の計測／調整
系７２〜７５，排水機構，排ガス／排塵機構，各種ガス
機構等の調整系，７６〜８０，監視モニター７１，溶液
注入調整系８５，溶液槽８６，溶液排出調整系８７等が
設置されている。レーザ光はレーザ発振器より発振さ
れ、伝送系である光ファイバーへの入射光学系を通じて
光ファイバーに伝送され、ファイバー接続機構を経て出
射光学系から照射される。また、支持ピラー導入，２次
アームの駆動，チャンバの駆動，出射光学系の位置調整
及び駆動，シールドガス注入，レーザ照射部の監視，レ
ーザ照射部の照明，水排除，ガス注入，排ガスあるいは
排塵，ガス流量監視，ガス圧監視，温度監視，湿度監視
もまた同遠隔操作室に設置の各制御機構によって遠隔操
作される。かつチャンバ２内には、図１２に示すように
水溶液を注入する溶液注入機構５７，溶液排出機構５８
が上記構造物表面に接する室３に具備されている。ま
た、溶液注入，溶液排出もまた上記遠隔操作室９８に設
置の制御機構によって遠隔操作される。

【０１９７】次に支持ピラー１０４に付属の２次アーム
１０５を伸ばしてアーム先端１０８とチャンバを合体さ
せる。さらに、２次アーム１０５の伸縮機構によって、
チャンバ２に荷重を付与してシュラウド表面に密着させ
る。実施例１で述べたように、荷重はロードセルによっ
て測定され、適正荷重となるように調整される。チャン
バ２がアーム先端１０８と合体した後は、チャンバ駆動
用ロボット１０１は電磁石機構をｏｆｆにして切り離さ
れ、水面５９上に戻され、以降２次アームの駆動先端部
のスライド機構１０６によってチャンバは移動する。

【０１９８】次に、排水機構１６によってシュラウド内
面に接する室内の水を排除し、次に溶液注入機構５７に
よって水溶液を注入する。水溶液として本実施例では実
施例１４と同様に、ＣｒイオンあるいはＰｄイオンを含
んだ水溶液を用いる。

【０１９９】シュラウド内面に接する室３内が上記水溶
液で満たされた後、レーザ照射施工を行う。レーザ光は
シールドガラス３５を透過し、水溶液をも透過してシュ
ラウド表面に照射される。本実施例では、構造物表面を
融点以上に加熱する必要はない。

【０２００】レーザ照射を受けた構造物１の表面は不働
態皮膜が破壊されて活性化すると同時に水溶液中のＣｒ
イオンあるいはＰｄイオンが析出し、表面部にＣｒある
いはＰｄを含んだ皮膜が形成される。レーザトーチ６は
駆動機構１１によって移動し、実施例１４と同様にチャ
ンバ内の構造物表面に上記の皮膜処理層の領域を形成す
る。上記のように形成された皮膜は、安定した不働態皮
膜となり施工後のＣｒ炭化物の析出あるいは中性子照射
に起因する粒界でのＣｒ濃度の低下が生じても安定した
不働態皮膜となり、あるいは炉水環境下での構造物表面
近傍での溶存酸素濃度の増加が抑止されて、シュラウド
９３の耐食性や耐応力腐食割れ性は改善される。

【０２０１】レーザ照射によってチャンバ内で表面処理
領域を形成する施工を行って、当該部の健全性を確認す
る施工の完了後、溶液排出機構５８によって溶液をチャ
ンバ外の溶液槽８９まで排出し、ガス注入機構１５によ
ってシュラウド表面に接する室内をガス雰囲気にし、実
施例１に述べた事後施工でチャンバ２を移動可能な状態
にし、アーム先端のスライド機構１０６によってチャン
バ２を次の施工位置に移動させる。チャンバ２を移動し
た後、上記の一連の施工を繰り返すことによってシュラ
ウド９３内面に表面処理領域が形成される。さらに図２
２に示すように表面処理領域が一部重なるようにチャン
バを連続的に移動させて、一連の施工を行う。

【０２０２】２次アーム先端のスライド機構１０６によ
る移動限界までチャンバ２が移動して施工した後、チャ
ンバ２を初期位置に戻す。次の施工位置にアクセスする
場合には、支持ピラー１０４を回転して上記の一連の施
工を繰り返してもよいが、シュラウド周溶接部１０９近
傍の溶接熱影響部を一周する施工を行う際、最初にアク
セスした時の上部格子板９２を通過している伝送管２５
が同格子板９２と接触して損傷を生じる恐れのある場合
や、長時間施工によって構成部品の交換が必要となる場
合には、以下の方法で施工を行う。

【０２０３】まず、上述したチャンバ駆動ロボット１０
１を再びアクセスしてチャンバ２と合体し、２次アーム
先端１０８とチャンバ２を切り離す。チャンバ２はチャ
ンバ駆動機構１００によって上部格子板９２の間を通過
して圧力容器外部の遠隔操作室９８に戻される。光ファ
イバー等構成部品の劣化が認められる場合には当該部品
を交換する。

【０２０４】次に再びチャンバ駆動ロボット１０１を移
動して、以降の施工に最も都合のよい上部格子板９２の
間を通過する位置からアクセスし、チャンバ２をシュラ
ウド９３内面の未処理の施工当該部に設置する。

【０２０５】次に再び２次アーム１０５を伸ばして先端
部１０８とチャンバ２を合体し、荷重付与後チャンバ駆
動ロボット１０１を切り離す。以降は上記の施工を繰り
返して行う。

【０２０６】以上の施工によって、シュラウド９３内面
の鋭敏化していて表面処理施工が必要な部位全体に表面
処理部が形成され、同領域の耐食性あるいは耐応力腐食
割れ性が改善される。

【０２０７】また、実施例３で述べた分離独立型の２種
類のチャンバを用いた場合には、図１６に示すように、
シュラウド内面に接するチャンバ３６の方を上記のチャ
ンバ駆動機構１０１によってアクセスし、レーザトーチ
およびレーザトーチ駆動機構が設置されているチャンバ
３８の方を支持ピラー１０４に付属の２次アーム先端１
０８にあらかじめ取り付けてアクセスするか、またはレ
ーザトーチおよびレーザトーチ駆動機構が設置されてい
るチャンバの駆動機構を別途用意する。アクセス後は上
記の施工によって、シュラウド９３内面の鋭敏化してい
て表面処理施工が必要な部位全体に表面処理部が形成さ
れ、同領域の耐食性あるいは耐応力腐食割れ性が改善さ
れる。

【０２０８】

【発明の効果】本発明によれば、水中に位置する構造物
表面にレーザ光を照射して、水分の巻き込み等の無い高
品質の表面処理部あるいは溶接部を形成させることが可
能である。あるいはレーザ光学系への水分の付着による
故障及び発振異常を防止することが可能である。

【０２０９】また、本発明によれば、水中に位置する構
造物表面にレーザ光の照射による表面処理を行って、構
造物を水中に位置したまま耐食性あるいは耐応力腐食割
れ性を改善させることができる。

【０２１０】また、本発明を軽水炉炉内構造物への予防
保全あるいは補修施工に適用した場合、プラントと長寿
命化させるのに効果があると同時に、施工の際、施工前
の炉水の排水及び施工後の注水工程が不要のため、施工
時間が短縮される。さらに、炉水を満たしたままの施工
によって、γ線の影響が低減されるため、施工時の安全
性を高める。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド板の閉じた状態の２室チャンバ型レー
ザ照射装置による水中アクセス断面図。

【図２】水中アクセス後、シールド板を開いてレーザ光
を照射する状態の断面図。

【図３】チャンバの構造物表面に接する底部の構造の詳
細を示す断面図。

【図４】開閉シールド機構を詳細に示す図。

【図５】レーザ光透過シールド板を有する２室チャンバ
を用いた水中レーザ照射施工断面図。

【図６】駆動機構が内部に構成される独立分離型チャン
バを用いた水中レーザ照射施工断面図。

【図７】駆動機構が外部に構成される独立分離型チャン
バを用いた水中レーザ照射施工断面図。

【図８】反射ミラーを有するレーザ出射光学系の駆動機
構が外部にある独立分離型チャンバを用いた水中レーザ
照射施工断面図。

【図９】レーザ出詐光学系の温度制御かつ乾燥させる機
構を有するレーザトーチの断面図。

【図１０】チャンバ内部を乾燥させるガス注入機構とト
ーチ先端のノズルより流されるセンタガスシールド機構
と施工時のサイドガスシールド機構とレーザトーチを温
度制御かつ乾燥させるガス注入機構を１系統以上有する
レーザ照射装置のチャンバ内断面図。

【図１１】管状構造物にアクセスする場合のチャンバ治
具をチャンバに取り付ける図。

【図１２】電気化学的鋭敏化検出機構を有するチャンバ
を用いたレーザ照射装置の断面図。

【図１３】水中での溶射皮膜へのチャンバを用いたレー
ザ照射施工断面図。

【図１４】水中に位置する構造物に溶接を施した状態で
レーザ照射施工する場合断面図。

【図１５】２室チャンバを用いたレーザ照射施工装置を
水中で横向きにアクセスする模式図。

【図１６】独立分離型チャンバを用いたレーザ照射装置
を水中で横向きにアクセスする模式図。

【図１７】鋭敏化検出機構付チャンバを用いたレーザ照
射施工装置を水中でアクセスする模式図。

【図１８】溶液中レーザ照射施工装置を水中でアクセス
する場合の模式図。

【図１９】ＢＷＲシュラウド内面に本発明によるレーザ
照射施工装置をアクセスする断面図。

【図２０】支持ピラーに付属の２次アームとチャンバと
一体化させる構造の詳細。

【図２１】２次アームとチャンバと一体化させてシュラ
ウド内面にアクセスする施工の模式図。

【図２２】レーザ照射施工領域のセグメントを重ねてい
く場合のシュラウド表面。

【図２３】施工時の熱影響がセグメント単位で重なっで
いく際の熱履歴の模式図。

【図２４】ＢＷＲシュラウド外面の軸方向溶接部にレー
ザ照射施工する場合の模式図。

【図２５】ＢＷＲシュラウド内面に３か所同時に施工す
る場合の模式図。

【符号の説明】

１…構造物、２…チャンバ、３…構造物に接する室、４
…レーザトーチを有する室、５…チャンバ底部、６…レ
ーザトーチ、７…集光レンズ、８…保護板、９…ノズ
ル、１０…光ファイバー、１１…レーザトーチ駆動機
構、１２…シールド板、１３…密封型リング、１４…シ
ールド板開閉機構、１５…ガス注入機構、１６…排水機
構、１７…排ガス／排塵機構、１８…距離監視機構、１
９…レーザ照射部監視機構、２０…レーザ照射部照明機
構、２１…温度監視機構、２２…湿度監視機構、２３…
圧力監視機構、２４…ガス流量監視機構、２５…伝送
管、２６…センタガスシールド機構、２７…レーザ光、
２８…レーザ照射部、２９…パッキン、３０…真空機
構、３１…高圧エアシールド機構、３２…ワイヤーブラ
シ機構、３３…スカート機構、３４…ウオーターシール
ド機構、３５…レーザ光透過シールド板、３６…構造物
表面に接するチャンバ、３７…構造物表面に接するチャ
ンバ天井部、３８…レーザトーチ内蔵チャンバ、３９…
レーザトーチ内蔵チャンバ底部、４０…反射ミラー、４
１…高周波機構、４２…レーザトーチ温度制御／乾燥ガ
ス吹き付け機構、４３…ファイバー／トーチ間密封機
構、４４…温度制御／乾燥ガスで密封されたレーザトー
チ内部、４５…レーザトーチ温度制御／乾燥ガスの注入
／排出機構、４６…保護ガラスへのレーザトーチ温度制
御／乾燥ガスのトーチ筐体部通過型吹き付け機構、４７
…サイドガスシールド機構、４８…チャンバ治具、４９
…絶縁コーティング層、５０…参照電極、５１…対極、
５２…端子、５３…電解液注入機構、５４…電解液注入
機構、５５…添加合金膜、５６…合金化層、５７…溶液
注入機構、５８…溶液排出機構、５９…水面、６０…チ
ャンバ駆動ロボット駆動機構、６１…チャンバ駆動ロボ
ット、６２…水平位置調整機構、６３…チャンバ前後ス
ライド機構、６４…チャンバ支持台、６５…ロードセ
ル、６６…荷重付与機構、６７…荷重調整機構、６８…
伝送管／伝送系コネクト部、６９…レーザ発振器（発振
電源および入射光学系含む）、７０…各種制御系、７１
…監視モニター、温度計測／調整系、７２…湿度計測／
調整系、７３…圧力計測／調整系、７４…ガス流量計測
／調整系、７６…排ガス／排塵調整系、７７…構造物表
面に接する室へのガス注入調整系、７８…レーザトーチ
を有する室へのガス注入調整系、７９…排水調整系、セ
ンタガスシールド調整系（サイドガスシールドあるいは
トーチへのガス注入調整系含む）、８１…コネクタ、８
２…波形発生機、８３…電位規制器、８４…電流測定
器、８５…電解液注入調整系、８６…電解液槽、８７…
電解液排出調整系、溶液注入調整系、８８…溶液槽、８
９…溶液排出調整系、９０…原子炉圧力容器、上部格子
板、９３…炉心シュラウド、９４…炉心支持板、９５…
ジェットポンプ、９６…CRDハウジング、９７…オペレ
ーティングフロア、９８…遠隔操作室、９９…昇降クレ
ーンおよび支持台、１００…チャンバアクセス用ロボッ
ト駆動機構、１０１…チャンバアクセス用ロボット、１
０２…支持ピラーアクセス用ロボット駆動機構、１０３
…支持ピラーアクセス用ロボット、１０４…支持ピラ
ー、１０５…２次アーム、１０６…チャンバスライド機
構、１０７…チャンバスライドレールの回転機構、１０
８…電磁石機構、１０９…シュラウド周溶接部、１１０
…シュラウド軸方向溶接部、１１１…シュラウド溶接熱
影響部、１１２…一度のチャンバアクセスで形成される
レーザ照射処理領域、１１３…レーザトーチ微調整機
構、１１４…チャンバ位置監視機構、１１５…チャンバ
垂直位置調整機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｌ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｘ Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｎ Ｇ２１Ｆ 9/30 ５３５ Ｇ２１Ｆ 9/30 ５３５Ａ ＺＡＢ ＺＡＢ // Ｂ２３Ｋ 9/00 ５０１ Ｂ２３Ｋ 9/00 ５０１Ｓ (72)発明者 中村 満夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 小沼 勉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 松本 俊美 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 玉井 康方 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 山内 博史 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 林 英策 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 守中 廉 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭57−154216（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−99295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−212085（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42 G21C 19/02 G21F 9/30

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集光レンズを備えたレーザトーチ，該レー
   ザトーチの照射位置を変えるレーザトーチ駆動機構及び
   前記レーザトーチとその駆動機構を収容するレーザトー
   チ収納室を有する水中レーザ加工装置であって、前記レ
   ーザトーチ収納室はレーザ光を照射する部分に前記レー
   ザトーチを前記収納室より出入れ可能に可動可能の仕切
   壁又は前記レーザ光を照射する部分にレーザ光透過シー
   ルド板が固定されていることを特徴とする水中レーザ加
   工装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記収納室はレーザ光
   照射の前方側に被加工物の前記レーザ光照射面を被い、
   その中の水を気体によって置換する機構を備える室を有
   することを特徴とする水中レーザ加工装置。
3. 【請求項３】集光レンズを備えたレーザトーチ，該レー
   ザトーチの照射位置を変えるレーザトーチ駆動機構及び
   該レーザトーチとその駆動機構を収容し水に対して密閉
   構造を有するレーザトーチ収納室を有する水中レーザ加
   工装置であって、前記レーザトーチ収納室はレーザ光を
   照射する部分にレーザ光透過シールド板が固定されてお
   り、前記収納室の前記レーザ光照射の前方側に被加工物
   の前記レーザ光照射面を被う室が前記収納室に対して独
   立移動可能に設けられ、前記室は中の水を気体で置換す
   る手段を有することを特徴とする水中レーザ加工装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の前記収納
   室及び室の少なくとも一つに水排除機構，ガス注入機
   構，排ガス機構，排塵機構，ガス流量監視機構，圧力監
   視機構，温度監視機構，温度監視機構及び湿度監視機構
   のうちから選ばれた少なくとも一つの機構を備えること
   を特徴とする水中レーザ加工装置。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の室の少な
   くとも一つに、室内を乾燥させるためのガス注入機構、
   加工時に構造物表面から発生する蒸発物あるいは微粒子
   を除去するためのサイドガスシールド機構及びレーザト
   ーチを乾燥させるガス注入機構のうちの少なくとも一つ
   の機構を備えることを特徴とする水中レーザ加工装置。
6. 【請求項６】請求項２または３に記載の前記自由端の水
   の侵入を防ぐ機構が、 可撓性を有し水中の被加工物の形状に合わせて変形する
   弾性体からなるスカート機構，高圧シールドガスを噴射
   するカーテン機構及び高圧水を噴射するカーテン機構の
   うちの少なくとも一つであることを特徴とする水中レー
   ザ加工装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の水中レー
   ザ加工装置を用いて、 前記水と気体を置換する機構を備える室内に金属成分を
   含む溶液を注入し、構造物表面が前記溶液に浸漬した状
   態で、シールド板を透過させてレーザ光を照射し、構造
   物表面に前記溶液中に含まれる成分からなる表面層を形
   成することを特徴とする水中構造物の表面処理方法。
8. 【請求項８】請求項７記載の水中構造物の表面処理方法
   において、 前記溶液がＣｒ，Ｐｄイオンの少なくともひとつのイオ
   ンを含む溶液であることを特徴とする水中構造物の表面
   処理方法。
9. 【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の水中レー
   ザ加工装置を用いて原子炉圧力容器内部を水中レーザ加
   工する方法において、前記 圧力容器内部の炉水がある状態で、構造物の施工対
   象部位の表面層の一部を機械的に除去処理する工程と、 伸縮機構を有するチャンバ位置調整機構を設置し、該チ
   ャンバ位置調整機構と前記水中レーザ加工装置を前記圧
   力容器内部で一体化する工程と，前記水中レーザ加工装
   置を構造物表面に密着させる工程と，レーザを照射し水
   中加工を行う工程を含むことを特徴とする原子炉圧力容
   器内部を水中レーザ加工する方法。
10. 【請求項１０】請求項９記載の原子炉圧力容器内部を水
    中レーザ加工する方法において、水中加工を処理対象領
    域を複数のセグメントに分割し、セグメント単位で順次
    表面処理施工を行うあるいは複数のレーザ光の照射装置
    により複数のセグメントを同時に施工を行う際、最終的
    に処理対象部全ての領域に表面処理領域を形成させた時
    の構造物の受ける入熱量あるいは生じる残留応力の最大
    値が最小となるアルゴリズムを設定し、設定された順序
    に従って一連の施工を行うことを特徴とする原子炉圧力
    容器内部を水中レーザ加工する方法。
11. 【請求項１１】請求項９または１０記載の原子炉圧力容
    器内部を水中レーザ加工する方法において、レーザ発振
    器より発振されたレーザ光を複数に分岐し、分岐された
    レーザ光を伝送して、炉内の複数位置において同時ある
    いは順次にレーザ光を照射し加工を行うことを特徴とす
    る原子炉圧力容器内部を水中レーザ加工する方法。