JP4664770B2 - Laser maintenance equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ超音波非破壊検査とレーザ予防保全を共用できるレーザによる探傷検査・予防保全技術に係り、特に、装置を入れ替えることなく探傷検査と予防保全を実施できるレーザ保全装置に関する。 The present invention relates to a laser flaw detection inspection and preventive maintenance technology that can share laser ultrasonic nondestructive inspection and laser preventive maintenance, and more particularly to a laser maintenance apparatus capable of performing flaw detection inspection and preventive maintenance without replacing the apparatus.
原子炉内管状構造物の継続的な健全性を確保する一つの考え方は、まず構造物にひびの発生や材料的な劣化などがないことを非破壊的に検査・計測し、次に構造物のひびや劣化の発生を未然に防止するための改質・加工技術を適用することである。 One way to ensure the continued soundness of the tubular structure inside the reactor is to first non-destructively inspect and measure the structure for cracks and material deterioration, and then to the structure. Applying reforming and processing technology to prevent the occurrence of cracks and deterioration.
以下、代表的な原子炉内管状構造物として炉内計装筒を取り上げて説明する。 Hereinafter, an in-core instrumentation cylinder will be described as a typical in-reactor tubular structure.
炉内計装筒は、加圧水型原子力発電プラントの原子炉炉心付近の中性子束等を計測するセンサを炉外から炉心に導く案内管であり、原子炉容器底部を貫通して溶接接合されている。炉心の中性子束は原子炉の運転状況を直接的に示すパラメータであり、この測定に関わる炉内計装筒の健全性を確保することはプラントの安定的な運転の観点から重要である。 The in-core instrument tube is a guide tube that guides a sensor that measures the neutron flux, etc., near the reactor core of a pressurized water nuclear power plant from the outside of the reactor to the core, and is welded and joined through the bottom of the reactor vessel. . The neutron flux in the core is a parameter that directly indicates the operating status of the reactor, and it is important from the viewpoint of stable plant operation to ensure the soundness of the in-core instrumentation cylinder related to this measurement.
炉内計装筒の非破壊検査装置については実用新案登録第2590283号公報(特許文献1)に提案されている(図18,図19参照)。本装置は原子炉容器1内の底部に位置した炉内計装筒2を検査するための昇降可能な非破壊検査装置3であって、細長い筒状の本体部4を備える。この本体部4内に、先端部に炉内計装筒2の検査用センサ5を有する案内装置6と、検査用センサ5を炉内計装筒2に対して挿入・引抜きするためのセンサ挿入・引抜装置7と、検査用センサ5を炉内計装筒2内で旋回するための旋回装置8とが設けられると共に、本体部4の下端に炉内計装筒2のクランプ装置9が設けられている、炉内計装筒2の非破壊検査装置3である。 A nondestructive inspection device for an in-core instrument tube has been proposed in Japanese Utility Model Registration No. 2590283 (Patent Document 1) (see FIGS. 18 and 19). This apparatus is a
一方、レーザ技術は、その高いエネルギー密度、ピークパワー、可干渉性、コヒーレントな直進性などの特徴を利用することで、構造物のひび検出、ひび寸法計測、応力計測、材料組成計測、距離計測、振動計測、形状計測、温度計測等の原子炉内材料の検査・計測、あるいは、材料表面の応力改善、溶体化処理、クラッディング、付着物除去、研磨、ひび除去、ひび封止、溶接、切断等の原子炉内材料の改質・加工に利用できる(例えば「佐野氏他:“レーザを使用した原子炉の水中メインテナンス技術”、溶接技術、平成17年5月号、P.78−82(2005)」;非特許文献1)。 Laser technology, on the other hand, takes advantage of its high energy density, peak power, coherence, coherent straightness, and other features to detect structure cracks, crack dimensions, stress measurements, material composition measurements, and distance measurements. , Vibration measurement, shape measurement, temperature measurement and other in-reactor material inspection and measurement, or material surface stress improvement, solution treatment, cladding, removal of deposits, polishing, crack removal, crack sealing, welding, It can be used for reforming and processing of materials in the reactor such as cutting (for example, “Mr. Sano et al .:“ Reactor underwater maintenance technology using laser ”, welding technology, May 2005 issue, pages 78-82). (2005) "; Non-Patent Document 1).
これらレーザ技術は、原理的に、対象物が高温、高所、高放射線場、複雑形状部などアクセスが困難であったり、アクセス性が悪く遠隔非接触の手法が求められる部位であったりする場合に有効な手法である。また、狭あい部、遮蔽物の内側、配管内面など、レーザビームを対象部位まで空間的に伝送することが難しい部位への適用も光ファイバー技術の利用(依田氏他:“光ファイバによる20MWレーザパルスの伝送とその応用”、レーザ研究、第28巻、No.5、P.309−313(2000);非特許文献2)により、効率的に実現可能であることが示されている。 In principle, these laser technologies are used when the object is difficult to access, such as high temperatures, high places, high radiation fields, and complicated shapes, or where access is poor and remote non-contact methods are required. This is an effective method. The use of optical fiber technology (such as Yoda et al .: “20MW laser pulse by optical fiber” is also applicable to areas where it is difficult to spatially transmit the laser beam to the target area, such as narrow spaces, the inside of shielding, and the inner surface of piping. And its application ", Laser Research, Vol. 28, No. 5, P. 309-313 (2000); Non-Patent Document 2), it is shown that it can be efficiently realized.
特に、レーザ技術を用いた非破壊検査手法としてレーザ超音波法がある。このレーザ技術はパルスレーザ光を構造材の材料に照射した際に発生する歪みを利用して超音波を送信し、別途構造材の材料に照射した受信用のレーザ光の干渉効果を用いて、その超音波を振動信号として計測するものであり、例えば「山脇氏:“レーザ超音波と非接触材料評価”、溶接学会誌、第64巻、No.2、P.104−108(1995)」;非特許文献3などで知られている。このように送受信された超音波は、通常の接触型の素子で送受信した超音波と同じように、構造物の種々のひび検査や材料計測に用いることができる。 In particular, there is a laser ultrasonic method as a nondestructive inspection method using laser technology. In this laser technology, ultrasonic waves are transmitted using distortion generated when pulsed laser light is applied to the structural material, and the interference effect of the receiving laser light separately applied to the structural material is used. The ultrasonic wave is measured as a vibration signal, for example, “Mr. Yamawaki:“ Laser ultrasonic wave and non-contact material evaluation ”, Journal of Japan Welding Society, Vol. 64, No. 2, P. 104-108 (1995)”. It is known from Non-Patent
また、レーザ超音波法を用いた欠陥探傷方法としては、特開2000−180418号公報(特許文献2)に開示された表面検査装置が既に知られている。この表面検査装置は、励起した超音波が構造材のひびにより反射された反射エコーから計測対象である構造材のひびを見つける方法であったり、見つけた構造材のひびに対してレーザの送受信位置を挟み込むようにレーザを照射し、励起した超音波伝播特性からひびの深さを計測できる技術に関するものである。 As a defect inspection method using a laser ultrasonic method, a surface inspection apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180418 (Patent Document 2) has already been known. This surface inspection device is a method of finding the crack of the structural material to be measured from the reflected echo reflected by the crack of the structural material, and the transmission / reception position of the laser with respect to the detected crack of the structural material. It is related with the technique which can measure the depth of a crack from the ultrasonic wave propagation characteristic excited by irradiating a laser so that it may be inserted.
レーザ超音波法を用いた炉内の管状構造物の非破壊検査手法として特開2005−40809号公報(特許文献3)のレーザ照射装置が知られている。このレーザ照射装置は、図20に示されるように、検査対象である管状構造物に対して超音波送信用レーザ光(以後、送信レーザ光L1という。)と超音波受信用レーザ光(以後、受信レーザ光L2という。)の2本のレーザ光を照射し、励起された超音波信号を利用して対象部位のひびを検査するものである。
炉内計装筒の非破壊検査装置は、実用新案登録第2590283号公報でも述べられている通り、公知の構造の検査用センサ5を用いて炉内計装筒の非破壊検査を容易に実現することが可能である。 As described in Utility Model Registration No. 2590283, the non-destructive inspection device for in-core instrumentation cylinders easily realizes non-destructive inspection of in-core instrumentation tubes by using the inspection sensor 5 having a known structure. Is possible.
しかしながら、実際の炉内計装筒の非破壊検査において構造材にひびが発見されなかった場合にも、将来にわたり構造材のひびの発生を防止する予防保全を行なうことが望ましいことがある。例えば構造材の材料表面の応力改善などの予防保全にレーザ技術を適用することはごく一般的になっている(レーザピーニング技術:[非特許文献1]参照)が、公知の構造の検査用センサ5を使用する炉内計装筒2の非破壊検査装置3では、非破壊検査装置3とは別にレーザ保全装置を準備し、検査作業や保全作業の都度装置を入れ替えて作業を実施する必要がある。作業の都度、非破壊検査装置とレーザ保全装置の入替えを実施することは、検査から予防保全までの作業全体を考えた場合、作業工程が長期化し、ひいてはコストアップにつながる問題点があった。 However, even if no cracks are found in the structural material in the nondestructive inspection of the actual in-core instrumentation cylinder, it may be desirable to perform preventive maintenance to prevent the structural material from cracking in the future. For example, it is very common to apply laser technology to preventive maintenance such as stress improvement on the surface of a structural material (laser peening technology: see [Non-Patent Document 1]). In the
一方、レーザ超音波探傷装置については、基本的な装置構成や探傷手法、炉内計装筒の円筒内面の探傷検査に用いる要素技術の提案はなされているものの、レーザによる予防保全と組み合わせた炉内計装筒の非破壊検査装置としての全体システムは提案されていない。 On the other hand, with regard to the laser ultrasonic flaw detector, although the basic equipment configuration, flaw detection technique, and elemental technology used for flaw detection inspection of the cylinder inner surface of the in-furnace instrumentation cylinder have been proposed, the furnace combined with laser preventive maintenance No whole system has been proposed as a nondestructive inspection device for internal instrumentation cylinders.
本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、レーザ超音波探傷などの非破壊検査と、レーザによる材料表面の応力改善などの予防保全とに装置の大部分を共用可能な、レーザ保全装置を提供するものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and is capable of sharing most of the apparatus for nondestructive inspection such as laser ultrasonic flaw detection and preventive maintenance such as improvement of stress on the material surface by laser. A maintenance device is provided.
本発明のレーザ保全装置は、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、レーザ光源および光学系から構成されレーザ光を発振する一方、レーザ光の照射条件を探傷検査および予防保全ができる照射条件に変更可能なレーザシステムと、このレーザシステムから発振したレーザ光を伝送する光伝送手段と、この光伝送手段で伝送されたレーザ光を対象部位に照射するためのレーザ照射手段と、前記光伝送手段およびレーザ照射手段を対象部位まで搬送するとともに、対象部位の任意の範囲で走査する搬送・走査機構と、この搬送・走査機構の走査動作を制御・監視する操作盤と、前記搬送・走査機構を炉容器上部から対象に対して1次元または2次元的に走行させて位置決めし、吊設支持する作業台車と、前記搬送・走査機構は、少なくとも一側面が開放された多角形の本体ケーシングと、前記搬送・走査機構を対象に着座するための着座台と、前記光伝送手段および走査動作のための動力・制御信号を伝送するケーブルを案内する案内機構とを有し、前記本体ケーシング内には、その先端に設置された前記レーザ照射手段を対象部位に挿入する挿入管と、この挿入管を介して前記レーザ照射手段を昇降および回転動作させる上下動駆動機構および回転駆動機構と、前記搬送・走査機構の着座台が対象に着座したことを検知する着座検出手段と、着座後に搬送・走査機構を対象に固定する駆動固定機構とを備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problem, the laser maintenance apparatus of the present invention comprises a laser light source and an optical system and oscillates laser light, while the laser light irradiation conditions are flaw detection inspection and A laser system that can be changed to an irradiation condition that enables preventive maintenance, an optical transmission unit that transmits laser light oscillated from the laser system, and a laser irradiation that irradiates the target site with the laser beam transmitted by the optical transmission unit Means , a transport / scanning mechanism for transporting the light transmission means and the laser irradiation means to the target site, and scanning within an arbitrary range of the target site, and an operation panel for controlling / monitoring the scanning operation of the transport / scanning mechanism, A work carriage that positions and transports the transport / scanning mechanism one-dimensionally or two-dimensionally with respect to the object from above the furnace vessel, and the transport / scanner Includes a polygonal main body casing having at least one open side, a seat for seating the transport / scanning mechanism, a cable for transmitting the optical transmission means and a power / control signal for scanning operation. A guide mechanism for guiding the laser irradiation means, an insertion tube for inserting the laser irradiation means installed at the tip of the main body casing into a target site, and raising and lowering the laser irradiation means through the insertion tube. A vertical drive mechanism and a rotational drive mechanism that rotate, a seating detection unit that detects that the seating base of the transport / scan mechanism is seated on a target, and a drive fixing mechanism that fixes the transport / scan mechanism to the target after sitting the is characterized in that it comprises.
本発明のレーザ保全装置は、検査作業や保全作業の都度の装置の入替え作業を不要とし、検査作業および保全作業を効率よく能率的に実施でき、作業工程の短期化、ひいてはコストダウンを図ることができる。 The laser maintenance apparatus of the present invention eliminates the need to replace the apparatus every inspection work or maintenance work, and can efficiently and efficiently carry out the inspection work and maintenance work, thereby shortening the work process and thereby reducing the cost. Can do.
本発明のレーザ保全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。 An embodiment of a laser maintenance apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明のレーザ保全装置の第1実施形態を示す全体構成図である。[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a laser maintenance apparatus of the present invention.
このレーザ保全装置10は、沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉の原子炉管状構造物などの炉内計装筒の探傷検査や材料表面の応力改善などの予防保全に共用可能に適用される装置である。図1は、原子炉管状構造物のレーザ保全装置10を沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器11内の炉内計装筒12に適用した例を示す。加圧水型原子炉の原子炉容器内の炉内計装筒にも同様に適用することができる。 The
原子炉圧力容器11は、原子炉建屋14内に収容され、この原子炉圧力容器11の上方に原子炉ウェル15が形成される。この原子炉ウェル15および原子炉圧力容器11内に原子炉水16が張られている。原子炉ウェル15の上方にオペレーションフロア18が形成され、このオペレーションフロア18上に作業台車14が一次元あるいは二次元移動自在に設けられる。 The
また、原子炉建屋14内のオペレーションフロア18上にレーザ超音波センシングシステムを構成する保全用または検査・保全用のレーザシステム20が設置される。このレーザシステム20は原子炉内管状構造物の対象部位を検査、計測、改質、加工するためのレーザ光源および光学系を構成している。このレーザシステム20によって受信された探傷信号の処理、表示、解析、記録などの処理を行なう探傷信号処理システム21および搬送・走査機構23の走査動作を制御・監視する操作盤22がオペレーションフロア18上に設けられる。保全用レーザシステム20は、超音波送信用レーザ光源(以後、送信レーザ光源という。)、超音波受信用レーザ光源(以後、受信レーザ光源という。)、超音波受信用干渉計等のレーザ超音波法による超音波信号の送受信に必要な要素を備える。
Also, a maintenance or inspection /
さらに、原子炉ウェル15および原子炉圧力容器11は原子炉水16で満たされており、原子炉圧力容器11の下部(下鏡部)に原子炉内管状構造物としての炉内計装筒12が設置されている。炉内計装筒12は図示しない中性子計装管等を案内するもので、例えば約9.5mm、15.2mmなどの細い内径dを有する。炉内計装筒12は、図2に示すように、原子炉圧力容器11の下鏡部11aへの固定や管(筒)接続に全周接続Wが用いられる。 Furthermore, the reactor well 15 and the
保全用レーザシステム20は、光伝送手段として1本あるいは複数本の光ファイバ25を介して搬送・走査機構23に接続される一方、この搬送・走査機構23は動力・信号用電気ケーブル群26を介して操作盤22と接続される。保全用レーザシステム20と探傷信号処理システム21との間も動力・信号用電気ケーブル群26により接続される。 The
保全用レーザシステム20に光ファイバ25を介して接続される搬送・走査機構23は、一次元または二次元的に走行可能な作業用台車19の昇降機構27から吊設される吊設ワイヤあるいはケーブル28により昇降自在に吊設支持される。作業用台車19は、炉内計装筒12の内面探傷検査や材料表面応力改善などの予防保全専用の台車であっても、また、燃料交換のため、原子炉圧力容器(RPV)11の上方に設置された燃料交換用設備で代用してもよい。 The transport /
保全用レーザシステム20から発振された送信レーザ光L1は、光ファイバ25に導かれ、その出口端から搬送・走査機構23に伝達され、原子炉内管状構造物の内面探傷検査や予防保全に用いられる。保全用レーザシステム20に含まれる送信レーザ光源としては、例えばQスイッチNd:YAGレーザの第2高調波(波長532mm)を使用することが可能である。このレーザ光源は、発振エネルギ、走査条件等を調整するだけで、そのまま、予防保全を兼ねるレーザピーニング用光源として活用することができる。レーザ光源は、発振エネルギや走査条件等の調整により、探傷検出用光源として、また、予防保全用光源として共用させることができる。具体的には、発振エネルギを探傷検時は30mj、予防保全時は60mjとする。The transmission laser beam L 1 oscillated from the
保全用レーザシステム20内で発振した送信レーザ光L1は、光ファイバ25に導かれてファイバ出口端から搬送・走査機構23に光伝送される。搬送・走査機構23の詳細な構造は図3に示される。The transmission laser light L 1 oscillated in the
搬送・走査機構23は、少なくとも一側面が開放された矩形(多角形)の長尺状あるいはボックス状の本体ケーシング30と、本体ケーシング30の下部に設けられる着座台31とを主たる構造物とする機構である。本体ケーシング30内には挿入管32が設置されており、この挿入管32は、上下動駆動機構33および回転駆動機構34により上下動自在かつ回転駆動自在に設けられる。 The transport /
挿入管32の先端には特開2005−40809号公報(特許文献3)に開示された構成を有するレーザ照射ヘッド35がレーザ照射手段として取り付けられる。本体ケーシング30の一側方が矩形に開放されているのは、内部設置の上下動駆動機構33、回転駆動機構34、昇降および回転可能な挿入管32およびレーザ照射ヘッド35のメンテナンスを考慮したものである。搬送・走査機構23には炉内TVカメラ等が炉内観察手段が備えられる。炉内TVカメラ等が設けられることで、実際運用時における原子炉圧力容器11内の炉内物(内在物)の動作を観察できるようになっている。 A
図3に示された搬送・走査機構23は、上下動駆動機構33の下降動作により、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35が原子炉内管状構造物としての炉内計装管12内に充分に挿入された状態を示す。挿入管32およびレーザ照射ヘッド35が最上部まで引き上げられた場合、すなわち、初期状態においては、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35は炉内計装管12の最頂部から完全に上方に引き抜かれた状態に保持される。 In the transport /
挿入管32は、回転駆動機構34により回転自在に支持され、かつ、回転駆動機構34が上下動駆動機構33により昇降自在に支持されることで、レーザ照射ヘッド35は、炉内計装筒12内で回転自在かつ昇降自在に位置決めでき、レーザ照射ヘッド35は原子炉内管状構造物としての炉内計装筒12内で挿入・引抜き自在に支持される。原子炉内管状構造物は、炉内計装筒以外にも種々考えられる。 The
レーザ超音波探傷に使用する送信レーザ光L1および受信レーザ光L2を伝送する光ファイバ25は、図3に示すように、搬送・走査機構23の上部からケーブルトレイ36に案内される。挿入管32は、光ファイバ25の外径よりも太い内径を有する。光ファイバ25は挿入管32内を経由して、挿入管32の先端部に設けられるレーザ照射ヘッド35と光学的に接続されるように、光ファイバ25の先端部が光学的に適切な位置関係となるよう固定される。As shown in FIG. 3, the
次に、レーザ保全装置の作用を説明する。 Next, the operation of the laser maintenance device will be described.
作業台車19から吊設ワイヤ28で吊り下げられた搬送・走査機構23は、作業台車19に備えられる昇降機構27の動作と吊設ワイヤ28の操作により、図1に点線矢印に示すような昇降経路で原子炉圧力容器11の炉底部に設けられた炉内計装筒12に着座される。 The conveyance /
搬送・走査機構23が炉内計装筒12に確実に着座したことは着座検出手段としての着座センサ37で検出され、ケーブル26を介して操作盤22に着座完了信号として送られる。操作盤22で着座完了信号が確認されると、駆動固定機構としての流体シリンダ38の作動によって支持機構(作動ロッド)39が炉内計装筒12に押し付けられ、搬送・走査機構23が炉内計装筒12に固定される。 The fact that the conveyance /
搬送・走査機構23が炉内計装筒12に固定された状態で、操作盤22により駆動力および駆動信号が動力・信号用電気ケーブル群26を介して上下動駆動機構33に伝送され、挿入管32およびその先端のレーザ照射ヘッド35が炉内計装筒12内に挿入される。上下動駆動機構33に備えられる上下位置センサにより所定の上下位置にレーザ照射ヘッド35が設置されると、保全用レーザシステム10から送信レーザ光L1および受信レーザ光L2が発振し、光ファイバ25およびレーザ照射ヘッド35を介して、適切な照射条件で炉内計装筒12内面の対象部位に照射され、探傷検査が開始される。With the conveyance /
探傷検査が開始されると、再び、操作盤22より駆動力およぴ駆動信号が図3に示される上下動駆動機構33および回転駆動機構34に伝送され、レーザ照射ヘッド35が所定の位置で螺旋走査、軸方向走査、あるいは回転走査され、炉内計装筒12の対象部位の検査が行なわれる。 When the flaw detection inspection is started, the driving force and the driving signal are transmitted again from the
炉内計装筒12内面の所定の検査範囲の探傷走査が完了した後には、上下動駆動機構33によりレーザ照射ヘッド35が引抜き位置まで上昇し、次の炉内計装筒12へ移動、または作業開始とほぼ逆の操作(作業)手順で搬送・走査機構23の収納作業が実施される。 After completion of the flaw detection scanning within a predetermined inspection range on the inner surface of the in-
搬送・走査機構23を操作盤22の制御により作動させることで、炉内計装筒12の内面において、所望の非破壊検査を容易に実現することができるばかりでなく、例えば非破壊による探傷検査が完了し、その探傷検査の結果、炉内計装筒12内面にひびが検出されなかった場合など、送信レーザ光L1の照射条件を変更するだけ、あるいは上述の構成要素のいずれか一部を変更・追加するだけで、レーザによる計測、改質、加工応力改善等の予防保全作業に移行することができる。
By operating the conveyance /
図4は、本発明のレーザ保全装置の第1実施形態の第1変形例を示すものである。 FIG. 4 shows a first modification of the first embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
このレーザ保全装置10の全体的な構成は、第1実施形態に示された保全装置と挿入管を除いて異ならないので、同じ構成には同一符号を用いて図示ならびに説明を省略する。 The overall configuration of the
第1変形例に示されたレーザ保全装置10は、ポリカーボネイト等の樹脂製の挿入管32aを用いたものである。この保全装置10は、挿入管32aが樹脂製であることを特徴とするものである。 The
原子炉内管状構造物としての炉内計装筒12は、図4(A)に示すように、原子炉圧力容器11の下鏡部11a(図2参照)に溶接固定される。炉内計装筒12は、溶接時の入熱により、図4(B)に示すように、長尺物が“く”の字型、あるいは図4(C)に示すように“S”の字型に内径が湾曲する可能性がある。炉内計装筒12の曲がり領域BAは、炉内計装筒12の機能や強度としては問題がないが、炉内計装筒12の内面に挿入管32aを挿入していくことを考えれば後述のような問題が生じ得る。すなわち、炉内計装筒12が標準的な直管状態(図4(A))である場合、挿入管32は金属製等であっても挿入・引抜きは可能である。 As shown in FIG. 4A, the in-
しかしながら、炉内計装筒12が曲がっている状態で金属製等の挿入管32を用いると、図4(B)に模式的に示すように、炉内計装筒(管)12の曲がり部近傍にレーザ照射ヘッド35が到達した際、挿入管32aと炉内計装筒12が干渉し、挿入・引抜が困難となる。ここで挿入管32aがポリカーボネイト等の樹脂製である場合、支持強度を保持しつつ曲がり部に柔軟に対応するので、曲がり管でも容易に炉内計装筒12内への挿入・引抜が容易でかつ可能となる。 However, when the
図5および図6は、本発明のレーザ保全装置の第1実施形態の第2変形例を示す説明図である。 5 and 6 are explanatory views showing a second modification of the first embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この変形例に示されたレーザ保全装置10は、過負荷防止用インターロック機能を備えたものであり、保全装置の全体的構成は、図1ないし図3に示されたレーザ保全装置10と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して図示ならびに説明を省略する。 The
図5および図6に示されたレーザ保全装置10は、挿入管32を炉内計装筒12内に過負荷で挿入されることを防止するインターロック機能を備えたものである。すなわち、保全装置10の搬送・走査機構23は、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35の過負荷挿入を防止する過負荷挿入防止手段49が備えられる。 The
一方、原子炉内管状構造物としての炉内計装筒12には、図4(B)および(C)に示すような湾曲部あるいは屈曲部が存在する可能性がある。 On the other hand, the in-
原子炉内管状構造物である炉内計装筒12に湾曲部や屈曲部が存在しても、挿入管32に樹脂製の管を採用することにより、曲がり部BAへの挿入性は充分に確保できる。 Even if there is a curved portion or a bent portion in the in-
しかし、炉内計装筒12の曲がりが非常に大きいと、挿入管32の挿入が困難となったり、また、樹脂製の挿入管32を採用しても、挿入が困難となる。 However, if the bending of the in-
挿入管32の炉内計装筒12への挿入が困難となる場合、通常の挿入管32の取扱い動作では、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35の一定以上の挿入が困難となる。所定以上の挿入が困難となるにも拘らず、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35が所定の位置まで挿入されるように、上下動駆動機構33の装置側は挿入負荷をかけていくことになる。結果として、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35の炉内計装筒12への噛み込み、あるいは、最終的には上下動駆動機構33の破損につながる懸念がある。 When it becomes difficult to insert the
第2変形例のレーザ保全装置10では、過負荷防止用のインターロック機能を具備した過負荷挿入防止手段49を有することで、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35の曲がり部への噛み込み、上下動駆動機構33等の基礎・走査機構23の破損を防止するものである。 In the
図5および図6は、図3に示されたC部の拡大図であり、搬送・走査機構23に備えられる上下動駆動機構33および回転駆動機構34の部分を示すものである。 FIGS. 5 and 6 are enlarged views of part C shown in FIG. 3, and show portions of the
回転駆動機構34は、回転駆動用モータ40、挿入管案内機構41および回転駆動台座42を主たる構成要素とするものである。回転駆動機構34は、上下動駆動機構33に自重にてぶら下がる構造に構成される。上下動駆動機構33は、図3に示された昇降駆動用モータ45、スクリューシャフトとしてのリードスクリュー46および47を主たる構成要素とする。 The
回転駆動機構34を上下動駆動機構33に対し、ぶら下がり構造とすることで、回転駆動機構34は、上下動駆動機構33に対し、初期位置から上方向にある範囲Hで自由に移動できる。 By making the
回転駆動機構34は、昇降動駆動用モータ45によりリードスクリュー46を回転させるとナット47が上下動し、ナット46の上下動に追従して回転駆動機構34全体も上下動する。通常の場合、上下動動作に回転駆動機構34の回転動作を合わせることで、レーザ照射ヘッド35は、炉内計装筒12の内孔内を、任意の上下位置、任意の角度に設定すること、および任意の範囲で連続的な上下・回転駆動(らせん動作を含む)を実現することができる。 In the
挿入管32を炉内計装筒12に挿入作動(下方向)中、挿入管32の先端に取り付けたレーザ照射ヘッド35が、何らかの理由によりそれ以上挿入困難となった場合、ナット47は設定値を目指して図5の鎖線で示すように、更に下方向へ移動するものの、回転駆動機構34は図6に示すように、ぶら下がり構造部(図示せず)によって過負荷によって押し込まれることがなく、ぶら下がり位置で停止する。 When the
上下動駆動機構33の昇降駆動用モータ45には、上下動駆動機構33の上下位置を測定する第1の上下位置計測手段としての図示しない第1の位置検出センサが設けられており、回転駆動機構34の回転駆動台座42には、回転駆動機構34の上下位置を測定する第2の上下位置計測手段としての第2の位置検出センサ48が設けられ、この第2の位置検出センサ48で回転駆動機構34の実際の昇降(上下動)位置を計測し、検出している。 The up / down
第1および第2の位置検出センサ48の出力値は、操作盤22の(図1参照)で常時モニタリングされており、第1の位置検出センサの出力値と第2の位置検出センサ48の出力値の差が設定値Hを超えれば、過負荷挿入防止手段49は挿入管32のそれ以上の挿入が不可と検知してその上下駆動を停止するインターロック機能を有する。上下動駆動機構33および回転駆動機構34に位置検出センサ48を設けて、上下動駆動機構33および回転駆動機構34の上下位置あるいは相対位置を常時モニタリングすることで、挿入管32およびレーザ照射ヘッド35の炉内計装筒12の曲がり部BAへの噛み込み、搬送・駆動機構23の破損を未然にかつ確実に防止することができる。 The output values of the first and second
なお、過負荷挿入防止手段49は、昇降駆動用モータ45にトルク測定機能を設置し、過負荷による挿入をトルク監視によって防止する機構で構成してもよい。 The overload
[第2実施形態]
図7は本発明のレーザ保全装置の第2実施形態を示す全体構成図である。[Second Embodiment]
FIG. 7 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この実施形態に示されたレーザ保全装置10Aは、送信レーザ光L1および受信レーザ光L2を伝送する1本または複数本の光ファイバ25に関する取扱性を向上させたことを特徴とするもので、第1実施形態に示されたレーザ保全装置10と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
図7に示されたレーザ保全装置10Aは、光学的な観点のみから言えば、光ファイバ25は、保全用レーザシステム20に接続される入射端から挿入管32およびレーザ照射ヘッド35(図3参照)近傍の出力端まで継ぎ目のない一本ものの光ファイバを用いることが望ましい。光ファイバ25に継ぎ目がある場合、継ぎ目部分でレーザ光エネルギーの一部が反射・散乱され、実効的に伝送できるレーザ光エネルギーが減少することと、継ぎ目の反射・散乱されたレーザ光成分が光ファイバあるいはその他光学素子の損傷の原因となる可能性があるためである。 In the
しかしながら、炉内計装筒12はオペレーションフロア18のレベルから約20m下方に位置するため、光ファイバ25の全長は最低でも20m以上の長尺となり、取扱性に問題があることが懸念される。 However, since the in-
図7に示された原子炉内管状構造物のレーザ保全装置10Aでは、保全用レーザシステム20と搬送・走査機構23とを接続する光ファイバ25に防水型光ファイバコネクタ50を導入して保全用レーザシステム20側の長さlaの光ファイバ25aとレーザ照射ヘッド35(図3参照)側の長さlbの光ファイバ25bとを分割可能な構造としたものである。送信レーザ光L1および受信レーザ光L2を伝送する光ファイバ25を分割可能な構造とすることで光ファイバ25の取扱性を向上させたものである。In the
光ファイバ25を構成する光ファイバ25aと25bの長さの比率は任意であるが、搬送・走査機構23の取扱性を考慮すると、光ファイバ25aのファイバ長la、光ファイバ25bの
ファイバ長lbがla>lbでかつla+lb≧20mとし、光ファイバ25aは光ファイバリール51で光ファイバの送り出し長さを調整することを可能としている。The ratio of the lengths of the
光ファイバ25を防水型光ファイバコネクタ50で接続すると、コネクタ部でのレーザ光の反射・散乱が発生する。この反射・散乱問題を解決するため、光ファイバ25aおよび光ファイバ25bの接続面には反射防止手段を設けて反射防止機能を持たせる。反射防止手段としては、送信レーザ光L1および受信レーザ光L2のそれぞれのレーザ波長に合わせてチューニングされた光学的な反射防止膜を設置する方法が望ましく、最適である。When the
光ファイバ25の反射防止対策として、より簡単には、反射防止手段は光ファイバ25b側のコネクタ要素を光ファイバ保護管に対して密封型(外部水環境に対しては防水)、光ファイバ25a側のコネクタ要素を光ファイバ保護管に対して非密封型(外部水環境に対しては防水)とし、継ぎ目に水を注入することでもよい。 As an antireflection measure for the
さらには光ファイバ25b側の密封型コネクタ要素と、光ファイバ25a側の非密封型コネクタ要素を、水中で接続するだけでも良い。継ぎ目に水を注入することでコネクタ部でのレーザ光の反射・散乱を防止する作用を、図8を用いて説明する。 Furthermore, the sealed connector element on the
レーザ光(送信レーザ光L1および/または受信レーザ光L2)の光の反射はレーザ光が伝播する2媒質に屈折率の差がある場合に発生し、その屈折率の差が大きいほど反射が大きくなることは知られている。光ファイバ25aおよび25bのファイバコアの材質が石英ガラスであったとすると、その屈折率は約1.46であり、周辺雰囲気が空気(屈折率1.00)である場合には垂直入射光の反射率Rは
一方、光ファイバ25a,25b同士の継ぎ目の周辺を水雰囲気で置換すれば、水の屈折率が1.33であるため反射率は同様の計算から約0.2%となり、ファイバ端面で反射する光成分を1/10以下とすることができる。なお、水中で光ファイバ25a,25bを接続する際には図9および図10に示すような水中接続治具55を用いる。 On the other hand, if the periphery of the joint between the
図9は水中接続治具55の側面図、図10は水中接続治具55の平面図(上面図)をそれぞれ示すものである。水中接続治具55は、光ファイバ25aあるいは25bを各々内挿する光ファイバ保護管56a,56bを固定する固定台座57a,57bと、固定台座57a,57bの中心軸を保持しつつ図中矢印C方向にスライドするスライドガイド58と、それらを水中環境に保持する水槽59から構成されるもので、水中にて2本の光ファイバ25a,25bを効率的に接続することを可能としたものである。 FIG. 9 is a side view of the underwater connection jig 55, and FIG. 10 is a plan view (top view) of the underwater connection jig 55. The underwater connection jig 55 holds the fixed
光ファイバ25a,25b内を伝送される送信レーザ光L1と受信レーザ光L2とを比較すると、送信レーザ光L1のレーザエネルギーが高い。レーザ超音波探傷だけを考えれば比較的低い送信レーザ光L1エネルギーでも十分である。
本実施形態に係るレーザ保全装置10Aは、探傷検査の他に予防保全用レーザ技術と共用できる装置を前提としていることから、高いレーザエネルギーでも使用可能な装置仕様である必要がある。[非特許文献2]によれば、例えばレーザピーニング用のレーザ光を伝送するためにはφ1.5mm以上のコア径を有する光ファイバを使用することが好ましいことが分かる。 Since the
第2実施形態においても、非破壊検査と予防保全での装置共用化の観点から、光ファイバ25のコア径d1はφ1.5mm以上とする。また、この光ファイバ25aに接続される光ファイバ25bのコネクタ側コア径d2は、光ファイバ25のコネクタ側コア径をd1として、コア径d2≧コア径d1とするのが伝送効率上望ましい。更に、光ファイバ25aあるいは25bのいずれか一方を入口側から出口側に滑らかにコア径が小さくなるテーパ型の光ファイバ25bとすることも可能である。 Also in the second embodiment, the core diameter d1 of the
さらに、光ファイバ25aあるいは25bは電気ケーブルなどよりも比較的大きな曲げでも折損する可能性があるため、運用上、各々光ファイバ保護管56a,56bに挿入して使用する。光ファイバ保護管56a,56bが最小曲げ半径を保証するが、それに加えて、機械的にケーブルトレイ13が最小曲げ半径以上でしか曲がらない構造を有することで、光ファイバ25の取り扱いを更に容易にすることができる。 Further, since the
図12および図13は、本発明のレーザ保全装置の第2実施形態における変形例を示す説明図である。 12 and 13 are explanatory views showing a modification of the laser maintenance apparatus according to the second embodiment of the present invention.
この変形例に示されたレーザ保全装置10Aは、原子炉圧力容器11内に設けられる原子炉内管状構造物である炉内計装筒12内面をレーザ超音波非破壊検査する場合の上下動駆動機構33および回転駆動機構34(図2および図5参照)の動作範囲を適切に設定することで、信頼性の高い検査結果を得ることを目的としたレーザ保全装置である。 The
レーザ超音波非破壊検査における欠陥の検出は、送信レーザ光L1を照射した際に、その照射位置を音源として同心円状に広がる表面波を利用し、その表面波が表面開口欠陥によって反射された反射信号を受信レーザ光L2で検知することで行なう。Defect detection in laser ultrasonic nondestructive inspection uses surface waves spreading concentrically with the irradiation position as a sound source when the transmission laser light L 1 is irradiated, and the surface waves are reflected by surface opening defects. It carried out by detecting the reflected signal at the receiving laser beam L 2.
原子炉圧力容器(または原子炉容器)11内の水中に設置した内径が、例えば9.5mmの炉内計装筒12(図7参照)を模擬した試験片における図12に示された実験データによれば、受信レーザ光の照射位置から半径約5mmの範囲が反射信号をSN比よく検出可能な領域であることを知見した。 Experimental data shown in FIG. 12 in a test piece simulating an in-core instrument cylinder 12 (see FIG. 7) having an inner diameter set in water in the reactor pressure vessel (or reactor vessel) 11 of, for example, 9.5 mm. According to the above, it has been found that a range of a radius of about 5 mm from the irradiation position of the received laser beam is an area where the reflected signal can be detected with a high SN ratio.
一方、炉内計装筒12の内面欠陥の確実な検出の観点からは、同じ位置を複数回(最少2回)以上オーバラップさせて検査することが望ましい。受信レーザ光L2の照射位置が炉内計装筒12の内面において周方向および軸方向の2次元的(らせん状)に走査する場合を考える。On the other hand, from the viewpoint of reliable detection of the inner surface defects of the in-
図12は、炉内計装筒12の内面展開図(すなわち検査面)であり、○印内に付した符号1〜12はある範囲における受信レーザ光L2の照射位置、点線は反射信号をSN比よく検出可能な領域(すなわち、照射位置を中心とした半径5mmの円)を表したものである。受信レーザ光L2の周方向および軸方向の走査ピッチを5mm以下とすれば、検査面上の任意の点に関し、最少2回以上の検査データが採取できることが分かる。FIG. 12 is an inner surface development view (that is, an inspection surface) of the in-
今、炉内計装筒12の内径IDとすると、その1周の長さπpIDであるから、検査データ採取間隔をf(Hz)として、周方向の走査速度vRは
[第3実施形態]
図14は、本発明のレーザ保全装置の第3実施形態を示す全体構成図である。[Third Embodiment]
FIG. 14 is an overall configuration diagram showing a third embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この実施形態に示された原子炉内管状構造物のレーザ保全装置10Bは、炉内計装筒12内面をレーザ超音波非破壊検査する場合のデータ採取の信頼性を向上させることを目的としたレーザ保全装置であり、第1実施形態に示された保全装置10と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。 The
図14に示されたレーザ保全装置10Bは、レーザ超音波探傷に必要な送信レーザ光L1および受信レーザ光L2は光ファイバ25で伝送されるが、最終的には、挿入管32のレーザ超音波照射ヘッド35から水中雰囲気を伝播して炉内計装筒12内面に照射される。原子炉水16は清浄な純水であるが、万が一、何らかの介在物等が光路中に浮遊していると、最悪の場合、送信レーザ光L1または受信レーザ光L2のいずれか、あるいは両方が炉内計装筒12の内面に照射される前に浮遊物によって反射・散乱され、検査データの採取ができなくなる可能性がある。
第3実施形態の保全装置10Bは、原子炉水を強制的に循環させる循環清浄化装置65を清浄水供給手段として備える。この循環清浄化装置65は、原子炉水16を汲み上げる第1の水チューブ66と、介在物を除去し、ポンプ出口側に噴出するフィルタ付きポンプシステム67と、フィルタ付きポンプシステム67の出口に接続され、ケーブルトレイを介して搬送・走査機構23の挿入管32に接続される第2の水チューブ68を備えるものである。第2の水チューブ68から噴射された清浄水は挿入管32と光ファイバ25の隙間を通り、最終的にはレーザ超音波照射ヘッド35のレーザ照射口から噴出される。 The
原子炉水の循環清浄化装置65を備えることで、送信レーザ光L1および受信レーザ光L2の水雰囲気中光路の水を清浄水で置換し、レーザ光の光路の健全性を確保するものである。By providing the circulating
このレーザ保全装置10Bは、炉内計装筒12内面の水雰囲気中に万が一浮遊物が存在する場合でも、通常通り検査データの採取を実施することが可能となる。なお、本実施形態では清浄水として原子炉水16を用いる場合を想定しているが、もちろん、清浄水を別途準備した清浄水タンク等から供給することも可能である。この場合、炉水位の上昇に留意する必要がある。 This
図15は、本発明のレーザ保全装置の第3実施形態の変形例を示すものである。 FIG. 15 shows a modification of the third embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この変形例に示されたレーザ保全装置10Bは、炉内挿入部品の脱落等が発生しない、機構的な信頼性の高いレーザ保全装置である。 The
炉内計装筒12の内面に挿入されるのは、図15に示す挿入管32およびレーザ超音波照射ヘッド35である。 Inserted into the inner surface of the in-
このレーザ保全装置10Bは、炉内計装筒12用のレーザ非破壊検査装置を兼ね、装置の大部分が探傷検査装置とレーザによる予防保全装置とを兼ねるものである。保全装置10Bが、他のレーザ予防保全技術との組合せ活用を考える場合、挿入管32は共用が容易であるが、レーザ超音波照射ヘッド35は、照射条件の違い等から、取替え可能な構造であることが望ましい。 This
レーザ超音波照射ヘッド35を挿入管32に簡単かつ容易に着脱可能とするために、挿入管32とレーザ超音波照射ヘッド35をネジ取り合いとすることである。この場合、炉内計装筒12の内面における周回動作によりネジが緩み、レーザ超音波照射ヘッド35が炉内計装筒12内に脱落する懸念がある。 In order to make the laser ultrasonic
図15に示されたレーザ保全装置10Bの変形例では、レーザ超音波照射ヘッド35の炉内計装筒12内における回転方向Dを一方向に固定運用するとともに、挿入管32とレーザ超音波照射ヘッド35をネジ取り合いの方向を、周回動作により締め込み方向Eと一致させたものである。このようにすれば、用途に応じて容易にレーザ超音波照射ヘッド35を取替え可能であり、かつ、照射ヘッド35脱落の恐れのない保全装置10Bの搬送・走査機構23を実現することが可能となる。
In the modified example of the
[第4実施形態]
図16は、本発明のレーザ保全装置の第4実施形態を示す全体構成図である。[Fourth Embodiment]
FIG. 16 is an overall configuration diagram showing a fourth embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この実施形態に示された原子炉内管状構造物の保全装置10Cは、炉内計装筒12内面のレーザ超音波非破壊検査およびレーザ予防保全をより効率的に実現するためのレーザ保全装置である。第1実施形態ないし第3実施形態に示される保全装置10(10A,10B)と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。 The tubular structure maintenance device 10C shown in this embodiment is a laser maintenance device for more efficiently realizing laser ultrasonic nondestructive inspection and laser preventive maintenance of the inner surface of the in-
図16に示されたレーザ保全装置10Cの動作は第1実施形態ないし第3実施形態のレーザ保全装置10(10A,10B)に記載されたものと同じである。 The operation of the laser maintenance apparatus 10C shown in FIG. 16 is the same as that described in the laser maintenance apparatus 10 (10A, 10B) of the first to third embodiments.
第4実施形態に示されたレーザ保全装置10Cでは、図16に示すように、探傷信号処理システム21に1つの特徴を有する。原子炉内管状構造物の保全装置10Cは、複数系統含む探傷信号処理システム21Aと、複数の搬送・走査機構23Aおよび23Bと、各搬送・走査機構23A,23Bの各々を操作・監視する操作盤を複数系統含む操作盤22Aと、発振した送信レーザ光L1および受信レーザ光L2を光学的に分岐させ、複数系統の出力光を出力可能な保全用レーザシステム20Aと、保全用レーザシステム20Aからの出力光を搬送・走査機構23Aおよび23Bに各々伝送する1本または複数本の光ファイバ25A,25Bと、搬送・走査機構23Aおよび23Bを作業台車19から吊設支持するワイヤ(ケーブル)28Aおよび28Bで構成される。In the laser maintenance apparatus 10C shown in the fourth embodiment, as shown in FIG. 16, the flaw detection
レーザ保全装置10Cを図16に示すように構成すれば、1個の保全用レーザシステム20Aと1台の作業台車19を用いて、炉内において複数装置による作業を並行して実施することが可能となる。この保全装置10Cでは複数系統の搬送・走査機構23A,23Bを全てレーザ超音波非破壊検査に用いることも可能であるが、原子炉内管状構造物の保全装置10Cはレーザ探傷技術とレーザ保全技術とを共用可能であることが特徴であり、一部をレーザ超音波非破壊検査に、残りの保全装置10Cの全部または一部を活用して、レーザ予防保全に用いることも可能である。 If the laser maintenance device 10C is configured as shown in FIG. 16, it is possible to carry out operations by a plurality of devices in the furnace in parallel using one
[第5実施形態]
図17は、本発明のレーザ保全装置の第5実施形態を示す全体構成図である。[Fifth Embodiment]
FIG. 17 is an overall configuration diagram showing a fifth embodiment of the laser maintenance apparatus of the present invention.
この実施形態に示されたレーザ保全装置10Dは、炉内計装筒12内面のレーザ超音波非破壊検査およびレーザ予防保全をより効率的に実現するためのレーザ保全装置である。第4実施形態に示された保全装置10Cと同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。 The
図17に示されたレーザ保全装置10Dは、原子炉圧力容器11内に設けられるレーザ保全装置10Dの動作状況を観察するための観察手段として炉内用TVカメラ70A,70Bを具備し、各炉内用TVカメラ70A,70Bにより炉内計装筒12の周辺の炉内状況、レーザ保全装置10Dの炉内計装筒12への着座状況、レーザ保全装置10Dの内部に設置されている上下動駆動機構33、回転駆動機構34、挿入管32、レーザ照射ヘッド35(図3参照)の動作状況等を確認可能としている。 A
第5実施形態のレーザ保全装置10Dは、炉内TVカメラ70A,70Bを観察手段として設け、炉内TVカメラ70A,70Bからの出力画像を画像用ケーブル71A,71Bにより操作盤22Aに導き、操作盤22A付近設置の表示手段(図示せず)で観察可能としておけば、保全装置10Dの搬送・走査機構23A,23B周辺および保全装置10Dに何らかのトラブルが発生した場合でもトラブルを迅速に検知し、炉内計装筒12の内面のレーザ超音波非破壊検査およびレーザ予防保全をより効率的に実現することができるようになる。 In the
10,10A,10B,10C,10D レーザ保全装置
11 原子炉圧力容器
12 炉内計装筒(原子炉内管状構造物)
14 原子炉建屋
15 原子炉ウェル
16 原子炉水
18 オペレーションフロア
19 作業台車
20,20A 保全用レーザシステム
21,21A 探傷信号処理システム
22,22A 操作盤
23,23A,23B 搬送・走査機構
25 光ファイバ(光伝送手段)
26 動力・信号用電気ケーブル群
27 昇降機構
28 吊設ワイヤ
30 本体ケーシング
31 着座台
32 挿入管
33 上下動駆動機構
34 回転駆動機構
35 レーザ照射ヘッド(レーザ照射手段)
36 ケーブルトレイ
37 着座センサ(着座検出手段)
38 流体シリンダ(駆動固定機構)
40 回転駆動用モータ
41 挿入管案内機構
42 回転駆動台座
45 昇降駆動用モータ
46 リードスクリュー
47 ナット
48 第2の位置検出センサ(第2の上下位置計測手段)
49 過負荷挿入防止手段
50 防水型光ファイバコネクタ
51 光ファイバリール
55 水中接続治具
56a,56b 光ファイバ保護管
57a,57b 固定台座
58 スライドガイド
59 水槽
65 原子炉水の循環清浄化装置
66 水チューブ
67 フィルタ付ポンプシステム
68 第2の水チューブ
70A,70B 炉内TVカメラ(観察手段)
71A,71B 画像ケーブル10, 10A, 10B, 10C, 10D
14
26 Power / Signal
36
38 Fluid cylinder (drive fixing mechanism)
40
49 Overload
71A, 71B Image cable
Claims (14)
このレーザシステムから発振したレーザ光を伝送する光伝送手段と、
この光伝送手段で伝送されたレーザ光を対象部位に照射するためのレーザ照射手段と、
前記光伝送手段およびレーザ照射手段を対象部位まで搬送するとともに、対象部位の任意の範囲で走査する搬送・走査機構と、
この搬送・走査機構の走査動作を制御・監視する操作盤と、
前記搬送・走査機構を炉容器上部から対象に対して1次元または2次元的に走行させて位置決めし、吊設支持する作業台車と、
前記搬送・走査機構は、少なくとも一側面が開放された多角形の本体ケーシングと、
前記搬送・走査機構を対象に着座するための着座台と、
前記光伝送手段および走査動作のための動力・制御信号を伝送するケーブルを案内する案内機構とを有し、
前記本体ケーシング内には、その先端に設置された前記レーザ照射手段を対象部位に挿入する挿入管と、
この挿入管を介して前記レーザ照射手段を昇降および回転動作させる上下動駆動機構および回転駆動機構と、
前記搬送・走査機構の着座台が対象に着座したことを検知する着座検出手段と、
着座後に搬送・走査機構を対象に固定する駆動固定機構とを備えたことを特徴とするレーザ保全装置。 A laser system that is composed of a laser light source and an optical system and that oscillates laser light, and that can change the irradiation condition of the laser light to an irradiation condition that enables flaw detection and preventive maintenance ;
Optical transmission means for transmitting laser light oscillated from the laser system;
Laser irradiation means for irradiating the target site with the laser light transmitted by the light transmission means ;
A transport / scanning mechanism for transporting the optical transmission means and the laser irradiation means to a target part, and scanning in an arbitrary range of the target part;
An operation panel for controlling and monitoring the scanning operation of the transport / scanning mechanism;
A working carriage for positioning the transporting / scanning mechanism in a one-dimensional or two-dimensional manner with respect to the object from above the furnace vessel;
The conveyance / scanning mechanism includes a polygonal main body casing having at least one side opened,
A seating base for seating on the conveyance / scanning mechanism;
A guide mechanism for guiding the optical transmission means and a cable for transmitting a power / control signal for scanning operation;
In the main body casing, an insertion tube for inserting the laser irradiation means installed at the tip thereof into a target site,
A vertical drive mechanism and a rotary drive mechanism for moving the laser irradiation means up and down and rotating through the insertion tube;
A seating detecting means for detecting that the seating base of the transport / scanning mechanism is seated on an object;
A laser maintenance apparatus comprising: a driving and fixing mechanism that fixes a conveyance / scanning mechanism to a target after sitting .
前記過負荷挿入防止手段は、前記回転駆動機構が任意の範囲で可動な状態で前記上下動駆動機構に設置されており、
前記上下動駆動機構の上下位置を測定する第1の上下位置計測手段と、前記回転駆動機構の上下位置を測定する第2の上下位置計測手段と、両上下位置計測手段からの出力値の差分を検出する位置偏差検出手段と、前記位置偏差検出手段の出力信号が特定の範囲を越えた場合に挿入動作異常を検知し、過負荷挿入を防止するインターロック機能を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーザ保全装置。 The transport / scanning mechanism comprises overload insertion preventing means for preventing overload insertion of an insertion tube inserted into a target site ,
The overload insertion preventing means is installed in the vertical movement drive mechanism in a state where the rotation drive mechanism is movable in an arbitrary range,
The first vertical position measuring means for measuring the vertical position of the vertical drive mechanism, the second vertical position measuring means for measuring the vertical position of the rotary drive mechanism, and the difference between the output values from both vertical position measuring means A position deviation detecting means for detecting the error and an interlock function for detecting an insertion operation abnormality when the output signal of the position deviation detecting means exceeds a specific range and preventing overload insertion. The laser maintenance device according to claim 1 .
前記上下動駆動機構にトルクを監視するトルク測定手段を備え、
前記トルク測定手段によるトルク監視によって過負荷挿入を防止するインターロック機能を備えたことを特徴とする請求項3記載のレーザ保全装置。 The overload insertion preventing means is installed in the vertical movement drive mechanism in a state where the rotation drive mechanism is movable in an arbitrary range,
A torque measuring means for monitoring the torque in the vertical movement drive mechanism;
4. The laser maintenance apparatus according to claim 3, further comprising an interlock function for preventing overload insertion by torque monitoring by the torque measuring means.
このレーザシステムから発振したレーザ光を伝送する光伝送手段と、
この光伝送手段で伝送されたレーザ光を対象部位に照射するためのレーザ照射手段と、
前記光伝送手段およびレーザ照射手段を対象部位まで搬送するとともに、対象部位の任意の範囲で走査する搬送・走査機構と、
この搬送・走査機構の走査動作を制御・監視する操作盤と、
前記搬送・走査機構を炉容器上部から対象に対して1次元または2次元的に走行させて位置決めし、吊設支持する作業台車と、
前記光伝送手段は、レーザ光を伝送するための1本または複数本の光ファイバと光ファイバを機械的に保護する光ファイバ保護管とから構成され、
前記光ファイバおよび前記光ファイバ保護管の最少曲げ半径を保証しつつ前記光ファイバの送り出し長さを調整する光ファイバリールと、この光ファイバリールを介してレーザシステムから前記搬送・走査機構の上部までレーザ超音波探傷送受信用レーザ光を伝送する第1の光ファイバと、前記搬送・走査機構の上部から前記案内機構を介してレーザ照射手段までレーザ光を伝送する第2の光ファイバと、前記第1および第2の光ファイバの接続端に、原子炉水の侵入を防止しつつ光ファイバ同士を光学的に接続する防水機能付きの光ファイバコネクタを有するとともに、前記第1および第2の光ファイバ同士の接続部にレーザ光の反射防止手段とを施したことを特徴とするレーザ保全装置。 A laser system that is composed of a laser light source and an optical system and that oscillates laser light, and that can change the irradiation condition of the laser light to an irradiation condition that enables flaw detection and preventive maintenance;
Optical transmission means for transmitting laser light oscillated from the laser system;
Laser irradiation means for irradiating the target site with the laser light transmitted by the light transmission means;
A transport / scanning mechanism for transporting the optical transmission means and the laser irradiation means to a target part, and scanning in an arbitrary range of the target part;
An operation panel for controlling and monitoring the scanning operation of the transport / scanning mechanism;
A working carriage for positioning the transporting / scanning mechanism in a one-dimensional or two-dimensional manner with respect to the object from above the furnace vessel;
The optical transmission means is composed of one or a plurality of optical fibers for transmitting laser light and an optical fiber protective tube for mechanically protecting the optical fibers,
An optical fiber reel that adjusts the delivery length of the optical fiber while ensuring a minimum bending radius of the optical fiber and the optical fiber protective tube, and from the laser system to the upper part of the transport / scanning mechanism via the optical fiber reel A first optical fiber for transmitting laser light for laser ultrasonic flaw detection transmission / reception; a second optical fiber for transmitting laser light from above the transport / scanning mechanism to the laser irradiation means through the guide mechanism; The first and second optical fibers have a waterproof optical fiber connector for optically connecting the optical fibers to each other at the connection ends of the first and second optical fibers while preventing penetration of the reactor water. A laser maintenance device characterized in that an antireflection means for laser light is applied to a connecting portion between them .
探傷信号処理システムと、1本または複数本の光伝送手段と、レーザ照射手段と、搬送・走査機構と、操作盤とを複数系統具備することで、複数のレーザによる対象部位の検査、計測、改質、加工およびそれら組合せを並行して実施可能に構成したことを特徴とする請求項1記載のレーザ保全装置。 The laser beam incident on the optical transmission means is branched into a plurality of systems, and the working carriage has a carriage function capable of handling a plurality of systems of conveying and scanning mechanisms,
By providing a plurality of systems of a flaw detection signal processing system, one or a plurality of optical transmission means, a laser irradiation means, a conveyance / scanning mechanism, and an operation panel, inspection and measurement of a target part by a plurality of lasers, 2. The laser maintenance apparatus according to claim 1 , wherein the modification, processing, and combination thereof can be performed in parallel.
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