JP2013129031A - 水中穴明け装置及び該装置を用いた水中リラッキング工法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作と構造で装置を確実に位置決め固定しつつ水中で円滑に穴明け加工を施すことができる水中穴明け装置を提供する。
【解決手段】仮設クレーン１０３から吊り下げられて既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２にクランプ機構１１により位置決め固定される工具本体１０と、工具本体上に組み付けられたカッタ駆動装置１２と、カッタ駆動装置を操作床１２６から制御する制御盤１４と、切削切粉を操作床から吸引回収する排水処理設備１５とを備え、カッタ駆動装置は、トレパニングカッタ２１を装着するカッタ回転軸２２とカッタ回転モータ２３とが収装される可動ハウジング２４と、可動ハウジングが上下動可能に支持され、トレパニングカッタに送りを付与するカッタ送り軸２６とカッタ送りモータ２７とが収装される固定ハウジング２８とを有し、かつトレパニングカッタには切削切粉を回収するためのピット水流入孔２９が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば原子力発電施設（プラント）に適用して有効な水中穴明け装置及び該装置を用いた水中リラッキング工法に関する。

原子力発電に使用された使用済燃料は、原子力発電施設内に定設された使用済燃料貯蔵ピット（プール）の床に設置されている使用済燃料貯蔵ラックに貯蔵され、ここで一定期間冷却した後、施設外の再処理施設に運び出される。

近年、原子力発電の発電量の増加に伴い、使用済燃料が増加しており、原子力発電所内において使用済燃料の貯蔵能力を増強する必要性が高まってきている。使用済燃料の貯蔵能力の増強は、使用済燃料を収容するラックセルをより密に再配置する所謂リラッキングを行うことによって実施される。

リラッキング工法としては、例えば特許文献１や特許文献２で開示されたものが有る。これは、先ず複数のラックセルより構成される既存の使用済燃料貯蔵ラックを使用済燃料貯蔵ピットの床面に埋め込まれた基礎ボルトから取り外した後、当該既存の使用済燃料貯蔵ラックを吊り上げて撤去する。そして、既存の使用済燃料貯蔵ラックを撤去した位置に架台ブロックを設置した後に、当該架台ブロック上にスタッドボルトによりラックセルの密度が既存の使用済燃料貯蔵ラックと比較して高く設定された使用済燃料貯蔵ラックを設置するものである。

また、特許文献３に開示されているように、使用済燃料ラックの改造において、取替用使用済燃料ラック本体外周部に固定用板を具備した補強用板を取り付け、かつ上記固定用板と切断して残置された旧ラックのサポートプレートとの間にボルト固定用のねじが切られた連結用板を介装して、それら固定用板と連結用板及び連結用板と旧ラックのサポートプレートを夫々ボルトで固定することにより、取替用使用済燃料ラックを使用済燃料貯蔵ピットの側壁面に強固に固定するものもある。

特開２００３−２７０３８１号公報 特開平４−２８５８９５号公報 特開２００３−３０７５８６号公報 特許第４１５４４６３号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２で開示されたリラッキング工法にあっては、水中で行うリラッキング工法であることの明示が無いと共に、ボルト穴を明けること無くナットを細長い締結工具で取外し又は取付けすることで既存のラックと新設のラックを使用済燃料貯蔵ピットの床面上で取替え可能にするものであるが、水中でリラッキング工法を実施する場合に必要とされる、締結工具における遠隔操作の具体的な構成が開示されていない。

また、特許文献３に開示されたリラッキング工法にあっては、使用済燃料貯蔵ピットの側壁面に残置させた旧ラックのサポートプレートに穴明け加工をするのにあたっては、「水中で、かつ遠隔操作となるため専用治具を使用し」と記載されているだけで、専用治具の具体的な構成が開示されていないため、実施可能であるか否かは不明である。

尚、特許文献４には、原子炉容器内の炉心シュラウド支持板に水中で遠隔操作により穴を明ける方法及び工具が開示されている。これは、「穴明け工具が支持ベースに固定され、シュラウド支持板の約９０％を貫通する穴をあける。穴明け工具は、切りくず捕集構造を備え、加工工程で発生した切りくずによる原子炉容器内の水の汚染を防止する。穴の約９０％を穴明け工具で形成した後、放電加工（ＥＤＭ）工具が支持ベースに固定され、ＥＤＭ方式により穴の残部を加工する。ＥＤＭ工具は穴の残部を加工する構造を有し、穴からスラグを除去した後シュラウド支持板の下側を座ぐりする。」というものである。

しかしながら、特許文献４に開示された水中遠隔穴明け工具及び方法にあっては、少なくとも穴明け工具と支持ベースが分割され、それぞれに遠隔操作で炉心シュラウド支持板に対し位置決め固定する必要があるため、操作が煩雑であると共に、各々の位置決め固定構造が複雑になり、リラッキング工法には到底適用することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、簡単な操作と構造で装置を確実に位置決め固定しつつ水中で円滑に穴明け加工を施すことができる水中穴明け装置と、該装置を用いて高線量環境下の使用済燃料貯蔵ピットにおいて安全に水中リラッキング工事を施工できる水中リラッキング工法を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係る水中穴明け装置は、
ピット内の構造物に水中で穴明け加工を施す水中穴明け装置であって、
地上から吊り下げられて前記構造物にクランプ機構により位置決め固定される工具本体と、
前記工具本体上に組み付けられたカッタ駆動装置と、
前記カッタ駆動装置を操作ユニットを適宜用いて地上から制御する制御盤と、
前記カッタ駆動装置で発生した切削切粉を地上からピット水を利用して吸引回収する排水処理設備と、
を備え、
前記カッタ駆動装置は、回転により前記構造物をリング状に切削して穴明けを行うトレパニングカッタを装着するカッタ回転軸と該カッタ回転軸を回転させるカッタ回転モータとが収装される可動ハウジングと、該可動ハウジングが前記カッタ回転軸の軸方向に移動可能に支持され、当該可動ハウジングを介して前記トレパニングカッタに送りを付与するカッタ送り軸と該カッタ送り軸を回転させるカッタ送りモータとが収装される固定ハウジングとを有し、かつ前記トレパニングカッタには回転による渦流でピット水と共に切削切粉を回収するためのピット水流入孔が設けられる、
ことを特徴とする。

また、
前記カッタ回転軸と前記可動ハウジングとの間に、前記トレパニングカッタにチップブレーカの機能を付与するチップブレーカ機構が介装されることを特徴とする。

また、
前記カッタ回転軸の内部に、前記トレパニングカッタ内から切削塊（コア）を押し出すピストンロッドが前記カッタ回転軸の軸方向に移動可能に収装されることを特徴とする。

また、
前記カッタ駆動装置は、スライドベースを介して工具本体にスライド可能に支持され、前記構造物の少なくとも２箇所に穴明けが可能になっていることを特徴とする。

また、
前記排水処理設備は、ポンプで吸引回収した切削切粉をフィルタ類で浄化した後、ろ過水をピットに戻すことを特徴とする。

また、
さらに、前記トレパニングカッタ内から押し出された切削塊を回収する切削塊回収工具が、地上から遠隔操作が可能に設けられることを特徴とする。

前記工具本体は、前記カッタ駆動装置のカッタ回転軸とカッタ回転モータ及びカッタ送り軸とカッタ送りモータとがそれぞれ上下に直結された所謂ロングタイプであることを特徴とする。

前記工具本体は、前記カッタ駆動装置のカッタ回転軸とカッタ回転モータ及びカッタ送り軸とカッタ送りモータとがそれぞれ歯車機構を介して水平配置された所謂ショートタイプであることを特徴とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係る水中リラッキング工法は、
使用済燃料貯蔵ピット内に設置された複数のラックセルより構成される既設使用済燃料貯蔵ラックをその外周に設けたサポート板を切断して吊上げ撤去した後、ラックセルの密度が既設使用済燃料貯蔵ラックと比較して高く設定された新設使用済燃料貯蔵ラックを吊下げ設置する際に、新設使用済燃料貯蔵ラックの外周に設けたサポート板と前記使用済燃料貯蔵ピット内に残置された前記既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板部分とを連接板を介してボルト結合する水中リラッキング工事において、
前記既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板を切断するのに先立って、
前記水中穴明け装置の工具本体を吊り下げてクランプ機構により既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板に位置決め固定した後、
カッタ駆動装置を稼働して前記サポート板の所定位置に一以上の穴明け加工を施し、この穴明け加工が終了した後、
前記サポート板を前記穴明け加工が施されたサポート板部分を残して切断する、
ことを特徴とする。

前記水中穴明け装置の工具本体を吊り下げる際に、前もって、既設使用済燃料貯蔵ラックに据え付けられたラックセルのアドレスプレートを折り曲げておく、
ことを特徴とする。

本発明に係る水中穴明け装置によれば、工具本体が地上から吊り下げられてピット内の構造物に工具本体と一体化されたクランプ機構により位置決め固定された状態下で、トレパニングカッタによる切削切粉をピット水を利用して地上から吸引回収しつつ同じく地上の制御盤より遠隔操作でカッタ駆動装置を稼働させて構造物に穴明け加工を施すので、簡単な操作と構造で、装置を確実に位置決め固定しつつ水中で円滑に穴明け加工を施すことができる。

本発明に係る水中リラッキング工法によれば、水中穴明け装置を用いて、既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板にクランプ機構により確実に位置決め固定される工具本体上のカッタ駆動装置により、既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板に遠隔操作で円滑に穴明け加工を施すことができるので、高線量環境下の使用済燃料貯蔵ピットにおいて安全に水中リラッキング工事を施工できる。

本発明の一実施例を示す水中穴明け装置の概略構成斜視図である。 工具本体のクランプ機構の断面図である。 切削切粉回収用のピット水流入孔の説明図である。 コア回収用のピストンロッドの説明図である。 カッタ駆動装置の設置状態図である。 カッタ駆動装置の切削完了状態図である。 カッタ駆動装置のコア押出し状態図である。 カッタ駆動装置におけるスライド機構の初期状態図である。 カッタ駆動装置におけるスライド機構のスライド後の状態図である。 コア回収工具の設置要領図である。 工具本体の変形例を示す斜視図である。 リラッキング工事における既設使用済燃料貯蔵ラックとサポート板の取合い構造図である。 リラッキング工事における新サポートストラクチャとサポート板の取合い構造図である。 リラッキング工事全般の工程図である。 リラッキング工事全般の工程図である。

以下、本発明に係る水中穴明け装置及び該装置を用いた水中リラッキング工法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す水中穴明け装置の概略構成斜視図、図２は工具本体のクランプ機構の断面図、図３Ａは切削切粉回収用のピット水流入孔の説明図、図３Ｂはコア回収用のピストンロッドの説明図、図４Ａはカッタ駆動装置の設置状態図、図４Ｂはカッタ駆動装置の切削完了状態図、図４Ｃはカッタ駆動装置のコア押出し状態図、図５Ａはカッタ駆動装置におけるスライド機構のスライド前の状態図、図５Ｂはカッタ駆動装置におけるスライド機構のスライド後の状態図、図６はコア回収工具の設置要領図、図７は工具本体の変形例を示す斜視図、図８はリラッキング工事における既設使用済燃料貯蔵ラックとサポート板の取合い構造図、図９はリラッキング工事における新サポートストラクチャとサポート板の取合い構造図、図１０はリラッキング工事全般の工程図、図１１はリラッキング工事全般の工程図である。

本実施例は、本発明の水中穴明け装置を原子力発電施設（プラント）におけるリラッキング工事に用いる例である。そこで、リラッキング工事全般の工程を図１０及び図１１で説明する。

先ず、工程１で、並設された使用済燃料貯蔵ピット（プール）１００Ａ，１００Ｂの両側に敷設されて使用済燃料貯蔵ピットクレーン１０１が走行する既設レール１０２上に仮設クレーン１０３を設置する。この仮設クレーン１０３は、使用済燃料貯蔵ピットクレーン１０１より大型の架構体からなり、四つのワイヤジャッキ１０４とラック受台１０５等を備えている。

尚、図中１０６は燃料集合体やその取扱い工具等を検査する燃料検査ピットで、１０７は使用済燃料貯蔵ピット（プール）１００Ａ又は１００Ｂから吊上げ撤去された既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９（工程２参照）を除染し、かつ細断する除染場ピットである。また、図中１０８は新設使用済燃料貯蔵ラックとしての新サポートストラクチャ１１６（工程５参照）を仮置く仮設床である。尚、既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９は、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１に多数本（例えば１５０本）のラックセル１１０が据え付けられたものを言い（工程２参照）、新サポートストラクチャ１１６は多数本（例えば３００本）のラックセル１２１が据え付け可能な架構体を言う（工程６参照）。

次に、工程２で、例えば使用済燃料貯蔵ピット１００Ａにおいて、吊上げ撤去する既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９内の全ての燃料集合体を使用済燃料貯蔵ピットクレーン１０１により他の空きの既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９内に一時的に移動・保管させた後、仮設クレーン１０３を、吊上げ撤去する既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９の真上に移動させる。そして、この仮設クレーン１０３の補助ホイスト１２０にマニピュレータ又は伸縮ポール１１３を介して本発明の水中穴明け装置における工具本体１０（図１参照）を組み込んだ後、これを吊り下ろして、上，下二つの既設使用済燃料貯蔵ラック１１１の外周に設けられて使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に連結・固定されたサポート板（構造物）１１２に所要数の連接板取付用のボルト穴を明ける。

次に、工程３で、仮設クレーン１０３の補助ホイスト１２０に、水中穴明け装置の工具本体１０に代えて、同じくマニピュレータ又は伸縮ポール１１３を介して水中放電加工切断装置の工具本体１１４を組み込み、上，下二つの既設使用済燃料貯蔵ラック１１１の外周に設けたサポート板１１２を、局部シールボックス等を用いて、ボルト穴を有したサポート板部分（ピット側壁面側）１１２ａを残置するようにして切断する。

次に、工程４で、仮設クレーン１０３上から既設使用済燃料貯蔵ラック吊具１１５を吊上げ撤去する既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９にセットした後、ワイヤジャッキ１０４を操作して当該既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９を吊り上げ、ラック受台１０５に移載する。そして、仮設クレーン１０３を走行させて既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９を除染場ピット１０７に吊り下ろして当該既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９を除染し、かつ細断して廃棄処分する。

次に、工程５で、仮設クレーン１０３内に仮設床１０８に保管してあった新サポートストラクチャ１１６を取り込んだ後、当該新サポートストラクチャ１１６に新サポートストラクチャ吊具１１７をセットする。そして、ワイヤジャッキ１０４を操作して新サポートストラクチャ１１６を前述した既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９が吊上げ撤去された位置に吊り下ろし、当該新サポートストラクチャ１１６の外周に上，下二箇所に亘って設けたサポート板１１８を、前述した既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９の残置されたサポート板部分１１２ａに、図示しない連接板（図９の連接板１１９参照）を介してボルト・ナット結合する。これにより、新サポートストラクチャ１１６は使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に固定される。

最後に、工程６で、仮設クレーン１０３上から補助ホイスト１２０等を用いて新しい多数本のラックセル１２１を新サポートストラクチャ１１６の格子内にそれぞれ挿入し、据え付ければ、所定の検査を受検することで、リラッキング工事が終了する。そして、この後、使用済燃料貯蔵ピットクレーン１０１で他の既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９内に一時的に移動・保管しておいた燃料集合体が新サポートストラクチャ１１６の各ラックセル１２１内にそれぞれ収容されるのである。

また、図８に示すように、前述した既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２は多数の角穴１２２を列設して当該既設使用済燃料貯蔵ラック１１１と一体形成されると共に、その外縁部が使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に設置されている埋め込み板に溶接された支持金具１２３に連結・固定されるようになっている。

そして、水中穴明け装置の工具本体１０を吊り下ろしてサポート板１１２に連接板取付用のボルト穴１２４を明ける前に、工具本体１０の吊り下ろしを円滑に行うために、ラックセル１１０に付設されたアドレスプレート１２５を水平状態から垂れ下がり状態にするべく、水中プレート折曲げ装置を用いて、アドレスプレート１２５に折曲げ加工を施すようになっている。

また、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２にボルト穴１２４が縦方向の２箇所に亘って明けられた後、水中放電加工切断装置の工具本体１１４（図１０の工程３参照）を用いて、サポート板１１２の図中破線で示す部分が切断されて当該既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９が吊上げ撤去される。

一方、図９に示すように、新サポートストラクチャ１１６のサポート板１１８は当該新サポートストラクチャ１１６とは別体に形成されて、前述した既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２（厳密には残置されたサポート板部分１１２ａ）に対応した位置に付設される。このサポート板１１８には予め気中で連接板取付用のボルト穴１２６が横方向に二箇所に亘って形成される。

そして、新サポートストラクチャ１１６を使用済燃料貯蔵ピット１００Ａ内に吊下げ据付けた後、水中穴位置計測装置を用いて、サポート板１１８のボルト穴１２６を基準に残置されたサポート板部分１１２ａのボルト穴１２４の位置を計測する。即ち、この計測によって連接板１１９には気中で前記ボルト穴１２４に対応した正確な位置にボルト穴が形成可能となるのである。さらに、連接板１１９には前記ボルト穴１２６に対応するボルト穴も予め気中で形成される。

前記穴位置計測後に、使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に連結・固定されたサポート板部分１１２ａと新サポートストラクチャ１１６のサポート板１１８とが、水中ボルト・ナット締結装置を用いて、連接板１１９を介してボルト・ナット１２８で結合され、使用済燃料貯蔵ピット１００Ａ内に新サポートストラクチャ１１６が堅固に位置決め固定される。尚、新サポートストラクチャ１１６におけるラックセル１２１の間隔Ｃは例えば３００ｍｍで、既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ１０９におけるラックセル１１０の間隔が例えば４００ｍｍであるのに比べて小さくなっている。

前述した水中穴明け装置は、図１に示すように、仮設クレーン１０３の補助ホイスト１２０からマニピュレータ又は伸縮ポール１１３（テレスコ式ポール部１１３ａ）を介して吊り下げられて前述した既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２にクランプ機構１１により位置決め固定される前側面開放の筺体からなる工具本体１０と、該工具本体１０上に組み付けられたカッタ駆動装置１２と、該カッタ駆動装置１２を操作ユニット１３を適宜用いて地上の操作床１２６から制御する制御盤１４と、前記カッタ駆動装置１２で発生した切削切粉を地上の操作床１２６からピット水を利用して吸引回収する排水処理設備１５と、を備える。

また、水中穴明け装置は、カッタ駆動装置１２から押し出されたコア（切削塊）Ｗを回収するコア回収工具１６を備える。

前記排水処理設備１５は、切粉回収ホース１７を通してポンプ１８で吸引回収した切削切粉をフィルタ１９で浄化した後、ろ過水を戻りホース２０で使用済燃料貯蔵ピット１００Ａに戻すようになっている。

前記クランプ機構１１は、図２に示すように、左，右両クランプ爪３１ａ，３１ｂを図中矢印方向に各々の流体圧シリンダ３２ａ，３２ｂで移動させることにより、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２を左，右方向（ピット側壁面に沿った方向）から挟み込んで工具本体１０を固定するようになっている。尚、工具本体１０の前後方向（ピット側壁面に直交する方向）の位置決めは、両クランプ爪３１ａ，３１ｂの少なくとも何れか一方の側端部を使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に設置されている埋め込み板に溶接された支持金具１２３に当てることで行うと好適である。

前記カッタ駆動装置１２は、図５Ａ及び図５Ｂにも示すように、回転により前記サポート板１１２をリング状に切削して穴明けを行うトレパニングカッタ２１を装着するカッタ回転軸２２と該カッタ回転軸２２を回転させるカッタ回転モータ２３とが収装される可動ハウジング２４と、該可動ハウジング２４がリニアガイド２５を介して上下動可能（カッタ回転軸２２の軸方向に移動可能）に支持され、当該可動ハウジング２４を介してトレパニングカッタ２１に送りを付与するカッタ送り軸２６と該カッタ送り軸２６を回転させるカッタ送りモータ２７とが収装される固定ハウジング２８とを有する。

そして、前記トレパニングカッタ２１には、図３Ａに示すように、回転による渦流でピット水と共に切削切粉を回収するためのピット水流入孔２９が設けられる。即ち、トレパニングカッタ２１の刃先角度によって切粉はカッタ内側へ排出され、この時ピット水流入孔２９よりポンプ１８により吸引回収されるピット水によってロータリジョイント３０及び切粉回収ホース１７を介して排水処理設備１５に送られるのである。

また、前記カッタ回転軸２２には、図３Ｂに示すように、トレパニングカッタ２１内からコア（切削塊）Ｗを押し出すピストンロッド３３が上下動可能（カッタ回転軸２２の軸方向に移動可能）に収装される。即ち、切削が完了し、カッタ内に残存するコアＷをピストンロッド３３で押し出し、後述するコア回収工具１６で回収するのである。

更に、詳細には、図４Ｃのカッタ駆動装置のコア押出し状態図に示すように、ピストンロッド３３は可動ハウジング２４のポートＰ１からロータリジョイント３４を介してシリンダ３５のピストン上部室Ａ１に流体圧が供給されることで下降し、コアＷを押し出す一方、逆にポートＰ２からロータリジョイント３６を介してシリンダ３５のピストン下部室Ａ２に流体圧が供給されることで上昇し、元の位置に復帰するようになっている（図４Ａのカッタ駆動装置の設置状態図及び図４Ｂのカッタ駆動装置の切削完了状態図参照）。

また、前記カッタ回転軸２２と該カッタ回転軸２２を各種ベアリングで回転自在に支持する可動ハウジング２４との間には、図４Ａのカッタ駆動装置の設置状態図に示すように、トレパニングカッタ２１に、当該トレパニングカッタ２１を上下方向（カッタ回転軸２２の軸方向に）に小刻みに微動させることで、チップブレーカの機能を付与するチップブレーカ機構３７が介装される。

具体的には、カッタ回転軸２２は上部回転軸２２ａと下部回転軸２２ｂとに分割され、上部回転軸２２ａに対して下部回転軸２２ｂは、当該下部回転軸２２ｂと一体結合された軸継手３８を介して、回転不能で上下方向には移動可能になっている。また、下部回転軸２２ｂには上部スリーブ３９ａが下部回転軸２２ｂに対して回転不能で上下方向には相対移動が可能に嵌合されると共に、下部スリーブ３９ｂが下部回転軸２２ｂに対して回転不能で上下方向にも相対移動不能に嵌合される。

そして、上部スリーブ３９ａと下部スリーブ３９ｂとの間には、可動ハウジング２４側に回転自在で周方向には移動不能に支持された複数個のボール４０が周方向に等配されて介装されると共に、上部スリーブ３９ａと軸継手３８との間には、複数個の圧縮ばね４１が周方向に等配されて介装される。また、下部スリーブ３９ｂの前記ボール４０が転動する面となる上端面は波形のカム面で形成されている。

従って、下部スリーブ３９ｂのカム面は、圧縮コイルばね４１により、軸継手３８及び下部回転軸２２ｂを介して常時ボール４０と接触するように上方に付勢されており、これにより、カッタ回転軸２２の回転時には、下部回転軸２２ｂ及びトレパニングカッタ２１は上部回転軸２２ａと一緒に回転しつつ、下部回転軸２２ｂ（及びトレパニングカッタ２１）のみが、ボール４０と下部スリーブ３９ｂとの円筒カムの機構により、微少に上下動を繰り返し、チップブレーカ機能を発揮するのである。

また、前記カッタ駆動装置１２は、スライドベース４２を介して工具本体１０にスライド可能に支持され、前述した既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２に少なくとも２箇所に亘って穴明けが可能になっている。

具体的には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、カッタ駆動装置１２の固定ハウジング２８がスライドベース４２上に搭載され、該スライドベース４２と工具本体１０との間に介設された液圧シリンダ４３の伸縮により前後方向（使用済燃料貯蔵ピット１００Ａの側壁面に接離する方向）にスライド可能になっている。

また、前記コア回収工具１６は、コアＷを収容する回収ネット４４と該回収ネット４４を回動させるアーム４５と該アーム４５を回動自在に支持してサポート板１１２の角穴１２２に設置される工具ベース４６と該工具ベース４６に連結された案内ロープ４７と前記工具ベース４６の孔４８を通してアーム４５に連結された操作ロープ４９とを備える。

そして、図６に示すように、コアＷの回収にあたっては、先ず操作床１２６から案内ロープ４７を介してコア回収工具１６を使用済燃料貯蔵ピット１００Ａに吊り込む。この際、操作ロープ４９は緩めておく（要領１参照）。次に、操作ロープ４９に適宜テンションを掛けながら工具ベース４６を傾けて上部の既設使用済燃料貯蔵ラック１１１におけるサポート板１１２の角穴１２２を通過させる（要領２参照）。次に、操作ロープ４９にテンションを掛けながら工具ベース４６を下部の既設使用済燃料貯蔵ラック１１１におけるサポート板１１２の角穴１２２に設置する（要領３参照）。次に、操作ロープ４９を引っ張り回収ネット４４を引き上げてコアＷの回収を行う。この際、操作ロープ４９を操作床１２６の手摺等に固縛するとよい（要領４参照）。次に、操作ロープ４９を緩めて回収ネット４４を開放する（要領５参照）。次に、操作ロープ４９に適宜テンションを掛けながら工具ベース４６を傾けて吊り上げ下部の既設使用済燃料貯蔵ラック１１１におけるサポート板１１２の角穴１２２を通過させる（要領６参照）。最後に、工具ベース４６が上部の既設使用済燃料貯蔵ラック１１１におけるサポート板１１２の角穴１２２を通過したら操作ロープ４９を緩めて吊り上げてコアＷを回収する。

尚、図１中５０はカッタ回転モータ２３に作動流体を給排するホース類で、５１はカッタ送りモータ２７に電力を供給するケーブル類である。更に、図１中５２は流体圧シリンダ３２ａ，３２ｂやシリンダ３５に作動流体を給排するチューブ類である。

このように構成された水中穴明け装置を用いてリラッキング工事を行う際は、前述したように、上，下二つの既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２を切断するのに先立って、先ず、水中穴明け装置の工具本体１０を仮設クレーン１０３上から使用済燃料貯蔵ピット１００Ａに吊り下げてクランプ機構１１により既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２に位置決め固定する。

次に、カッタ駆動装置１２を稼働して前記サポート板１１２の所定位置に例えば二つ以上のボルト穴１２４を加工し、この穴明け加工が終了した後、サポート板１１２を穴明け加工が施されたサポート板部分１１２ａを残して切断する。

このように水中穴明け装置を用いて、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２にクランプ機構１１により確実に位置決め固定される工具本体１０上のカッタ駆動装置１２により、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２に仮設クレーン１０３上から遠隔操作で円滑に穴明け加工を施すことができるので、高線量環境下の使用済燃料貯蔵ピット１００Ａにおいて安全に水中リラッキング工事を施工できる。

また、水中穴明け装置の工具本体１０を吊り下げる際に、前もって、既設使用済燃料貯蔵ラック１１１に据え付けられたラックセル１１０のアドレスプレート１２５を折り曲げておくので、工具本体１０をアドレスプレート１２５に干渉することなく円滑に吊り下げられる。

また、本水中穴明け装置によれば、工具本体１０が仮設クレーン１０３から吊り下げられて既設使用済燃料貯蔵ラック１１１のサポート板１１２に工具本体１０と一体化されたクランプ機構１１により位置決め固定された状態下で、トレパニングカッタ２１による切削切粉をピット水を利用して操作床１２６から吸引回収しつつ同じく操作床１２６の制御盤１４より遠隔操作でカッタ駆動装置１２を稼働させて前記サポート板１１２に穴明け加工を施すので、簡単な操作と構造で、装置を確実に位置決め固定しつつ水中で円滑に穴明け加工を施すことができる。

また、前記カッタ駆動装置１２のカッタ回転軸２２と可動ハウジング２４との間に、トレパニングカッタ２１にチップブレーカの機能を付与するチップブレーカ機構３７が介装されるので、切削切粉を細断して円滑な切粉回収が行える。

また、カッタ回転軸２２の内部に、トレパニングカッタ２１内からコアＷを押し出すピストンロッド３３がカッタ回転軸２２の軸方向に移動可能に収装されるので、コアＷを確実に押し出してコア回収工具１６で回収できる。

また、カッタ駆動装置１２は、スライドベース４２を介して工具本体１０にスライド可能に支持されるので、水中でカッタ駆動装置１２をスライドさせるだけで迅速に、サポート板１１２に任意の数のボルト穴１２４を明けられる。

また、排水処理設備１５は、ポンプ１３で吸引回収した切削切粉をフィルタ１９で浄化した後、ろ過水を使用済燃料貯蔵ピット１００Ａに戻すので、ピット水を汚さないで済む。

また、トレパニングカッタ２１内から押し出されたコアＷを回収するコア回収工具１６が、操作床１２６から遠隔操作が可能に設けられるので、コアＷを安全に回収することができる。

尚、図７は工具本体の変形例を示すもので、前述した工具本体１０はカッタ駆動装置１２のカッタ回転軸２２とカッタ回転モータ２３及びカッタ送り軸２６とカッタ送りモータ２７とがそれぞれ上下に直結された所謂ロングタイプであるが、本図の工具本体１０Ａはカッタ駆動装置１２のカッタ回転軸２２とカッタ回転モータ２３及びカッタ送り軸２６とカッタ送りモータ２７とがそれぞれ歯車機構５３，５４を介して水平配置された所謂ショートタイプである。

例えば、穴あけ箇所の上部に突起物がある狭隘部については、背丈の高い工具本体１０では干渉するが、背丈の低い工具本体１０Ａはそれが無く、好適である。

また、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種機構の構造変更と各種駆動手段の変更や各種構成部材の数量と寸法変更等各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明に係る水中穴明け装置は水中リラッキング工事に限らず、原子力発電施設（プラント）の他の水中工事や原子力発電施設（プラント）以外の水中工事に適用して有効である。

１０，１０Ａ 工具本体
１１ クランプ機構
１２ カッタ駆動装置
１３ 操作ユニット
１４ 制御盤
１５ 排水処理設備
１６ コア（切削塊）回収工具
１７ 切粉回収ホース
１８ ポンプ
１９ フィルタ
２０ 戻りホース
２１ トレパニングカッタ
２２ カッタ回転軸
２２ａ 上部回転軸
２２ｂ 下部回転軸
２３ カッタ回転モータ
２４ 可動ハウジング
２５ リニアガイド
２６ カッタ送り軸
２７ カッタ送りモータ
２８ 固定ハウジング
２９ ピット水流入孔
３０ ロータリジョイント
３１ａ、３１ｂ クランプ爪
３２ａ、３２ｂ 流体圧シリンダ
３３ ピストンロッド
３４ ロータリジョイント
３５ シリンダ
３６ ロータリジョイント
３７ チップブレーカ機構
３８ 軸継手
３９ａ 上部スリーブ
３９ｂ 下部スリーブ
４０ ボール
４１ 圧縮コイルばね
４２ スライドベース
４３ 流体圧シリンダ
４４ 回収ネット
４５ アーム
４６ 工具ベース
４７ 案内ロープ
４８ 孔
４９ 操作ロープ
５０ ホース類
５１ ケーブル類
５２ チューブ類
５３ 歯車機構
５４ 歯車機構
１００Ａ，１００Ｂ 使用済燃料貯蔵ピット（プール）
１０１ 使用済燃料貯蔵ピットクレーン
１０２ 既設レール
１０３ 仮設クレーン
１０４ ワイヤジャッキ
１０５ ラック受台
１０６ 燃料検査ピット
１０７ 除染場ピット
１０８ 仮設床
１０９ 既設使用済燃料貯蔵ラックアッセンブリ
１１０ ラックセル
１１１ 既設使用済燃料貯蔵ラック
１１２ サポート板（構造物）
１１２ａ サポート板部分（ピット側壁面側）
１１３ マニピュレータ又は伸縮ポール
１１３ａ テレスコ式ポール部
１１４ 水中放電加工切断装置の工具本体
１１５ 既設使用済燃料貯蔵ラック吊具
１１６ 新サポートストラクチャ（新設使用済燃料貯蔵ラック）
１１７ 新サポートストラクチャ吊具
１１８ サポート板
１１９ 連接板
１２０ 補助ホイスト
１２１ ラックセル
１２２ 角穴
１２３ 支持金具
１２４ ボルト穴
１２５ アドレスプレート
１２６ 操作床
１２７ ボルト穴
１２８ ボルト・ナット
Ａ１ ピストン上部室
Ａ２ ピストン下部室
Ｃ 新サポートストラクチャにおけるラックセルの間隔
Ｐ１，Ｐ２ ポート
Ｗ コア（切削塊）

Claims (10)

1. ピット内の構造物に水中で穴明け加工を施す水中穴明け装置であって、
   地上から吊り下げられて前記構造物にクランプ機構により位置決め固定される工具本体と、
   前記工具本体上に組み付けられたカッタ駆動装置と、
   前記カッタ駆動装置を操作ユニットを適宜用いて地上から制御する制御盤と、
   前記カッタ駆動装置で発生した切削切粉を地上からピット水を利用して吸引回収する排水処理設備と、
   を備え、
   前記カッタ駆動装置は、回転により前記構造物をリング状に切削して穴明けを行うトレパニングカッタを装着するカッタ回転軸と該カッタ回転軸を回転させるカッタ回転モータとが収装される可動ハウジングと、該可動ハウジングが前記カッタ回転軸の軸方向に移動可能に支持され、当該可動ハウジングを介して前記トレパニングカッタに送りを付与するカッタ送り軸と該カッタ送り軸を回転させるカッタ送りモータとが収装される固定ハウジングとを有し、かつ前記トレパニングカッタには回転による渦流でピット水と共に切削切粉を回収するためのピット水流入孔が設けられる、
   ことを特徴とする水中穴明け装置。
2. 前記カッタ回転軸と前記可動ハウジングとの間に、前記トレパニングカッタにチップブレーカの機能を付与するチップブレーカ機構が介装される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中穴明け装置。
3. 前記カッタ回転軸の内部に、前記トレパニングカッタ内から切削塊を押し出すピストンロッドが前記カッタ回転軸の軸方向に移動可能に収装される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水中穴明け装置。
4. 前記カッタ駆動装置は、スライドベースを介して工具本体にスライド可能に支持され、前記構造物の少なくとも２箇所に穴明けが可能になっている、
   ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の水中穴明け装置。
5. 前記排水処理設備は、ポンプで吸引回収した切削切粉をフィルタ類で浄化した後、ろ過水をピットに戻す、
   ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の水中穴明け装置。
6. さらに、前記トレパニングカッタ内から押し出された切削塊を回収する切削塊回収工具が、地上から遠隔操作が可能に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の水中穴明け装置。
7. 前記工具本体は、前記カッタ駆動装置のカッタ回転軸とカッタ回転モータ及びカッタ送り軸とカッタ送りモータとがそれぞれ上下に直結された所謂ロングタイプである、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載の水中穴明け装置。
8. 前記工具本体は、前記カッタ駆動装置のカッタ回転軸とカッタ回転モータ及びカッタ送り軸とカッタ送りモータとがそれぞれ歯車機構を介して水平配置された所謂ショートタイプである、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記載の水中穴明け装置。
9. 使用済燃料貯蔵ピット内に設置された複数のラックセルより構成される既設使用済燃料貯蔵ラックをその外周に設けたサポート板を切断して吊上げ撤去した後、ラックセルの密度が既設使用済燃料貯蔵ラックと比較して高く設定された新設使用済燃料貯蔵ラックを吊下げ設置する際に、新設使用済燃料貯蔵ラックの外周に設けたサポート板と前記使用済燃料貯蔵ピット内に残置された前記既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板部分とを連接板を介してボルト結合する水中リラッキング工事において、
   前記既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板を切断するのに先立って、
   前記請求項１乃至８のいずれか一つに記載された水中穴明け装置の工具本体を吊り下げてクランプ機構により既設使用済燃料貯蔵ラックのサポート板に位置決め固定した後、
   カッタ駆動装置を稼働して前記サポート板の所定位置に一以上の穴明け加工を施し、この穴明け加工が終了した後、
   前記サポート板を前記穴明け加工が施されたサポート板部分を残して切断する、
   ことを特徴とする水中リラッキング工法。
10. 前記水中穴明け装置の工具本体を吊り下げる際に、前もって、既設使用済燃料貯蔵ラックに据え付けられたラックセルのアドレスプレートを折り曲げておく、
    ことを特徴とする請求項９に記載の水中リラッキング工法。

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