資料１2021 年 3 月 10 日
日本原燃株式会社
再処理事業部
再処理工場

ガラス固化体貯蔵設備

収納管、通風管観察時の保修判断基準策定について（報告）１．はじめに2019 年 10 月 18 日、ガラス固化体貯蔵設備の収納管および通風管観察における保修判断基準の検討状況について

射影変換法：既知である物体の寸法情報および角度情報を使って画像上の特定領域の面積を算出する手中間報告した。中間報告では、高線量下におけるノイズ除去方法、深さ方向の腐食の評価が課題となっていた。

法である。

このたび、上記課題の検討を含め、収納管および通風管の保修判断基準の策定が完了したことから報告する。

ａ．色空間法による「外観（変色）」の評価について（ａ）「外観（変色）」評価の検証結果

２．保修判断基準策定に関わる経緯

検証試験では、撮影装置を用いてアルミ溶射試験片を撮影し、撮影した画像を色空間法にて解析2017 年 6 月 30 日に原子力規制委員会へ報告した、指示文書「日本原燃株式会社廃棄物管理施設ガラス固化体貯蔵し L*a*b*を算出することにより、外観の色と腐食状態の対応付けを行った。

建屋の下部プレナム等における変色部や錆の発生に係る調査について（指示）」（2015 年 9 月 2 日 原規規発第検証試験の結果、相対 L 値によって母材のさび（全面腐食）とそれ以外の変色部（付着物（酸化1509026 号）に基づく廃棄物管理施設（以下「E 施設」という。
）の下部プレナム調査最終報告書において、収納鉄）等）の判別が可能であることを確認した。また、全面腐食中心部および全面腐食周辺の腐食部

管、通風管に確認された変色部は、付着物によるもので、今後の長期的な健全性は維持されると報告している。まが判別できる相対 L 値 0.55 を閾値とした（図３参照）。相対 L 値による判別は光の当たり方、撮影た、ガラス固化体貯蔵設備の健全性が維持されていることを確認するために、計画的に収納管、通風管および円環位置が変わっても可能である。

流路を対象とした観察をするとしている。
一方、観察時に、どのような状態になっていれば、設備の健全性に影響があり、保修が必要となるかの基準を策定する必要があり、これまで検討を進めてきた。
３．収納管、通風管観察結果に基づく保修要否判断方針
収納管、通風管をカメラにより観察した結果、アルミ溶射皮膜表面に変色が確認された場合、変色の状態を画像処理により定量化し、前回観察時と変色の濃さ、範囲の比較を行い、設備の健全性に影響を及ぼす腐食である場合
図３ 相対 L 値による判別の検証結果に収納管、通風管の保修が必要と判断する方針である。観察画像の概要を（１）に、観察画像の評価方法、保修判断基準の検討結果を（２）～（３）に示す。

（ｂ）母材のさび（全面腐食）の「外観（変色）」による判断基準

なお、円環流路については冷却空気の流れを阻害する塵埃の有無を観察する。

「外観（変色）」による母材のさび（全面腐食）について、色空間法にて、変色部の色を定量化し、（１）観察画像の概要明度（L 値）の比（相対 L 値）を判断基準とした。

観察画像は、以下の撮影用自走台車の搭載カメラによって取得する。撮影用自走台車、撮影画像例を図 1 に・相対 L 値が 0.55 以上である場合：母材のさび（全面腐食）に該当しないと判断示す。

・相対 L 値が 0.55 未満である場合：母材のさび（全面腐食）の可能性があると判断
相対 L 値の計測手順を図２に示す。
① RGB 画像を L*a*b*に変換する。
② 変色部の領域内の L 値の中央値を計測する。
③ アルミ溶射健全部の L 値の中央値を計測する。
④ 変色部 L 値とアルミ溶射健全部 L 値の相対 L 値を算出する。

図１ 撮影用自走台車と撮影画像例（２）観察画像の評価方法
観察画像の評価は、「色空間法」および「射影変換法」により実施する。
色空間法：観察画像から得られる RGB（赤 (Red)、緑 (Green)、青 (Blue) の三つの原色を混ぜて幅広い色を再現する色の表現法）カラー情報を色の識別に適した色空間（L*a*b*）に変換し変色部の色の違い（RGB 画像）を定量的に評価する手法である。L*は明度を表し、a*b*は色度を表している。

⇒（L*a*b*に変換） ⇒図２ 相対 L 値の計測手順

1（相対 L 値算出）

ｂ．射影変換法による「面積」の評価について

表２ アルミ溶射試験片に対する劣化加速試験の結果（ａ）母材のさび（全面腐食）の面積による判断基準の検討結果（溶射皮膜 160μm，封孔処理なし，人工傷付与）面積による判断基準について、アルミ溶射皮膜の劣化モデルおよびアルミ溶射試験片に対する劣化

30 年経過相当

初期状態

加速試験の結果をもとに検討した。アルミ溶射皮膜の劣化モデルを表１に、劣化加速試験結果を表２に示す。

劣化レベルⅢ

公益社団法人 日本道路協会が例示するアルミ溶射皮膜の劣化モデルでは、劣化レベルⅢから赤さび劣化レベルⅡの範囲が広がり始め、劣化レベルⅣでは 30%以上の面積で赤さびが発生し、溶射金属の電気化学的防食
10 年
経過相当機能が消失する状態である。
劣化加速試験の結果、劣化レベルⅢから劣化レベルⅣに達するまで 10 年以上の尤度があることから、劣化レベルⅢの状態では経過観察とし、劣化レベルⅣに達した場合に保修が必要と判断する。劣40 年
経過相当

化レベルⅣの状態については、連続した 3000ｍｍ2（劣化加速試験片 150ｍｍ×75ｍｍの面積の 30%相劣化レベルⅢ当）以上の赤さびまたは、JIS Z 2381「大気暴露試験方法通則」の付属書 2「暴露試験用試験片の形状
20 年経過相当及び寸法」に示される「めっき」および「塗装関係」の試験片寸法を参考に、「辺の長さ 100ｍｍの正方形内に、合計面積 3,000ｍｍ2（辺の長さ 55ｍｍの正方形の面積あるいは直径 62ｍｍの円に相当）以

50 年
経過相当

劣化レベルⅢレベルⅣに近いレベルⅢ（試験片サイズ150ｍｍ×75ｍｍの 30%以上の面積には至っていない）上の赤さび（全面腐食）が発生する状態」と定義する。通風管下端の変色部評価対象は通風管内面から 100ｍｍの範囲とする（図５参照）。
表１ アルミ溶射皮膜の劣化モデル
レベル

金属溶射皮膜の状況

Ⅰ

表面的な変化は見られない。ただし、施工の不均劣化レベルの進行例

一な部分、局部的な原因による劣化部では、鋼素地からのさびの発生したものが見られる。狭あい部等における代替塗装施工部の膜厚不足箇所等に軽微な点さびの発生が始まる。
Ⅱ

図５ 通風管下端の変色部評価対象の範囲

皮膜表面及び皮膜内部が安定している時期で防食性を維持している。皮膜の薄くなりやすい部材（ｂ）母材のさび（全面腐食）の面積による判断基準

端、傷つき部、エッジ部等や皮膜の薄い箇所に赤射影変換法により、観察画像から実寸面積を算出し、連続した 3000ｍｍ2（劣化加速試験片 150mm×75さびが出始める。
Ⅲｍｍの面積の 30%相当）以上の赤さびまたは、辺の長さ 100ｍｍの正方形内において 30%(3000ｍｍ2)以上皮膜内部の不働態化が進み、皮膜の電気化学的防の赤さびの有無を「面積」の判断基準とした。

食作用の低下が始まる時期である。皮膜の薄い箇

面積の計測手順を図４に示す。

所は環境遮断効果の低下が見られ、赤さびの範囲① 既知の構造物の寸法（円筒直径）を指定する。

が広がり始め、周辺は皮膜の消耗が早くなる。
Ⅳ② 変色部を含む測定範囲を指定する。

30%以上の面積で赤さびが発生する。溶射金属の③ 変色領域が自動で検出され、面積が計算される。

消耗と相まって環境遮断効果及び電気化学的防食機能が消失する。外観的には概ね前面にわたって赤褐色に変色する。

（公益社団法人 日本道路協会編「鋼道路橋防食便覧」丸善出版株式会社 ２０１７頁Ⅴ－５１より引用）

2

図４ 面積の計測手順

ｃ．放射線ノイズ除去の検討結果「フレーム間処理法」により取得画像のノイズ低減処理を行う。本手法は同一アングルの静止画を数枚撮影し、ノイズの影響のない状態での輝度値から一つ採用することでノイズが除去された画像を作成する手法である。ノイズ除去の検証試験の結果、色、面積の定量化に十分な放射線ノイズ除去が可能であることを確認した。フレーム間処理法の概要を図６に示す。
5枚撮影した場合の例
45やや暗い2最も暗い

13やや明るい
白飛びしているピクセルを特定。

採用値

他の画像の同一ピクセルの輝度値を比較し、中央値を採用する。

図６ フレーム間処理法の概要（３）保修要否の判断基準
保修要否の判断基準は、変色部とアルミ溶射健全部との相対 L 値（明度の比）が 0.55 未満、かつ、変色部の劣化状態が劣化レベルⅣの場合、保修が必要とする。
劣化レベルⅣ：連続した面積 3000ｍｍ2 以上の赤さび発生または、任意の 100mm×100mm の範囲内に存在するレベルⅢの赤さびの合計面積が 3000ｍｍ2 以上
収納管、通風管の観察フローを添付資料－１に示す。
４．深さ方向の腐食について
収納管外面および通風管内面の炭素鋼母材の設計腐食代は 3.5ｍｍであるが、アルミ溶射試験片に対する劣化加速試験の結果、試験片の炭素鋼母材の腐食深さは 50 年相当経過しても最大 1ｍｍ程度であった。
以上から、劣化レベルⅣに達したとしても、機能上必要とされる厚さを下回ることはないと判断する。

3

添付資料－１収納管（底面）・通風管（下端面）観察

取得画像のノイズ低減処理

溶射皮膜表面がデータ蓄積

No変色している

変色部 L 値（A）

健全部 L 値（B）

定期観察終了Yes

相対 L 値=(A)／(B)

変色部の画像処理（定量化）・色空間法による変色部の色（L 値）の測定

検証試験によりアルミ溶射試験片（変色部サンプル）を用いて変色部の色と・射影変換法による変色部の面積の測定
母材のさび（全面腐食）
母材のさび（全面腐食）

No腐食状態の対応付けを行った結果、変色部の色の判断基準は、変色部とその近傍のアルミ溶射健全部の色の明度（L 値）の比（相対 L 値）0.55」を閾値とし定期観察終了の可能性があるの可能性がある図た。
変色部の色の判断基準

Yes （相対 L 値が 0.55 未満）
No前回の観察でも変色していたYes
前回観察時の変色状態との比較
Yes
変色部の濃さ、No範囲が変化している

定期観察終了※１

Yes

劣化レベルⅢ：皮膜の防食作用が低下し、赤さびの範囲が広がり始める状態（劣化加速試験 30 年経過相当の状態）

変色部の劣化状態評価
Yes
劣化レベルⅢ（※１）以上にNo

定期観察終了

達している
Yes

劣化レベルⅣ（※2）に達している

No
定期観察終了※２ 劣化レベルⅣ：連続した面積 3000ｍｍ2 以上の赤さび発生または、任Yes

意の□100ｍｍの範囲内に存在するレベルⅢの赤さびの合計面積が3000ｍｍ2 以上（劣化加速試験 50 年経過相当でも劣化レベルⅣに至っ

保修 要ていない）
3000ｍｍ2 の根拠：公益社団法人 日本道路協会が例示するアルミ溶射観察フロー図

皮膜の劣化モデルの劣化レベルⅣ以上である 30%以上の面積を参考に、劣化加速試験片面積の 30%とした。

4参考資料－１「変色（腐食）メカニズム」と「想定される変色部の特徴」の比較想定される変色部の特徴
付着物（酸化鉄）

鉄イオン浸み出し

母材の錆（孔食）

メカニズム
（酸化鉄）

アルミ溶射の
孔食

炭素鋼

炭素鋼

アルミ溶射皮膜の上に外部から飛来した酸化鉄が付着する。

アルミ溶射内に水分が浸み込み，母材（炭素鋼）から鉄イオンが溶け出し，アルミ溶射皮膜表面で酸化鉄として析出する。

母材の錆（全面腐食）

アルミ溶射の孔食から錆が進展

アルミ溶射皮膜の孔食により母材が露出し，母材の腐食生成物である錆が露出する。

アルミ溶射皮膜の腐食の進展により母材が露出し，母材の腐食生成物である錆が露出する。

人工傷

100mm

50mm

付着物（曝露試験片の例）

鉄イオン浸み出し（曝露試験片の例）

孔食（曝露試験片の例，人工傷）

全面腐食の例（位置決め部材）※あくまでも評価対象は収納管、通風管であり、位置決め部材は腐食しても設備の健全性への影響はない。

変色（腐食）の発生の可能性（収納管，通風管）〇：外観，化学組成，表面の凹凸，アルミ溶射皮膜，洗浄処理の効果の観点から，付着物である可能性が高い。

△：アルミ溶射膜が施工時の管理値以上あることを踏まえると本メカニズムによる発生の可能性が低いが，否定できない。

×：洗浄によって変色部が除去されたこと，15 年間の暴露試験結果を踏まえると本メカニズムによる発生は考え難い。

変色（腐食）の発生の可能性（位置決め部材）

×

×

×

【外観】

色

茶褐色

茶褐色

茶褐色

濃い茶褐色

模様

一定のエリア内に点在（周囲は変色が認められない） 一定のエリア内が変色（変色部が連続的）点在（写真は X 型の人工傷を付与）

全面

【面積】
【表面凹凸（体積膨張）】－－－

酸化鉄が表面に薄く付着しており，表面の凹凸はほとんどない

酸化鉄が表面に薄く付着しており，表面の凹凸はほとんどない

母材上の錆が薄い場合はアルミ溶射表面より凹み，腐食が進展するとアルミ皮膜表面より盛り上がる
但し，孔食のため，目視では判断できない可能性がある（個々の点状・孔食の寸法、周囲とのコントラスト・解像度の観点から）

記号説明○：変色部の発生メカニズムとなる可能性が高い。
△：変色部の発生メカニズムとなる可能性が低い。
×：変色部の発生メカニズムとなる可能性は考え難い。
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×：変色部においてもアルミ溶射が確認されていること，洗浄によって変色部が除去されたことを踏まえると本メカニズムによる発生は考え難い。
○：変色部の下地の鉄が露出して，軽微な腐食に至った部分が確認された。

前回（数十 cm2 程度の変色域）からの比較で面積が急激に広がる
母材上の錆が薄い場合はアルミ溶射表面より凹み，腐食が進展するとアルミ皮膜表面より盛り上がる

設備の健全性への影響：小設備の健全性への影響：大経過観察とする

保修 要とする