令和 2 年 3 月 25 日

金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボッ
クス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続に係る施設検査申請について

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
核 燃 料 サ イ ク ル 工 学 研 究 所
プルトニウム燃料技術開発センター
1. はじめに日本原子力研究開発機構

核燃料サイクル工学研究所

プルトニウム燃料技術開発センター

では、核燃料物質使用施設であるプルトニウム燃料第三開発室（以下「Pu-3」という。）の金属不純物分析設備の質量分析装置及びグローブボックス№FQG-19 を解体・撤去し、新たに金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続を行ったことから施設検査を申請したものである。
解体・撤去前の質量分析装置及びグローブボックス№FQG-19 及び新たに設置した分光分析装置
及びグローブボックス№FQG-19 の設置状況の概略図を別紙-１に示す。

2. 事業の許可等の変更の経緯
Pu-3 は、昭和 56 年 11 月 10 日に 56 安(核規)第 494 号で核燃料物質使用許可を受け、平成 31年１月 16 日付け原規規発第 1901162 号をもって使用の変更の許可を受けたものである。

3. 施設検査の対象
本工事において Pu-3 の金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続を行ったことから施設検査の対象とした。なお、施設検査はグローブボックス№FQG-19 設置後、グローブボックス№FQG-01及び気体廃棄施設との接続後の２回に分けて受検する。

4. 施設検査対象の設計について
平成 31 年１月 16 日付け原規規発第 1901162 号の使用変更許可において、金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続を行った。工事の技術上の基準への適合性の詳細については、別紙-２

施設検査申請書「金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続」に示す。
以上

解体・撤去範囲
グローブボックス№FQG-19（解体・撤去前）

質量分析装置グローブボックス№FQG-01
新設範囲

グローブボックス№FQG-19

マイクロ波溶解装置（新設後）

分光分析装置別紙-1
解体・撤去前の質量分析装置及びグローブボックス№FQG-19及び新たに設置した分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19の設置状況の概略図

別紙-２
施設検査申請書
金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設への接続

1. 施設検査に対する基本的な考え方
プルトニウム燃料第三開発室の金属不純物分析設備の分光分析装置及びグローブボックス№
FQG-19 の設置並びにグローブボックス№FQG-01 及び気体廃棄施設に接続するものであり、核燃料物質の使用等に関する規則第２条の５に定められる工事の技術上の基準のうち、第１号、第５号、第６号、第 10 号、第 18 号、第 24 号、第 28 号に関する検査を申請した。
2. 設計仕様及び工事の技術上の基準
分光分析装置、グローブボックス№FQG-19 の概略図を別添-１ 図１に示す。
2.1 閉じ込めの機能（第１号）(1) 準拠した基準及び規格
・核燃料物質使用変更許可申請書
・日本産業規格（JIS Z 4820「グローブボックス気密試験方法」の漏れなし容器法）(2) 設計仕様
グローブボックス№FQG-19 のリーク率は、0.1 %/h 以下の気密性を確保する。また、グローブボ
ックス№FQG-19 内の負圧は、給排気量の調整により、設置されている設置されている分析物性室（FQ-201）に対して、300±50 Pa（30±5 mmH2O）に維持する。
漏れなし容器法のリーク率算出及び概略図を別添-２

図２に示す。

(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置したことから、グローブボックス№FQG-19 を対象に漏れなし容器法による密閉構造を確認する。グローブボックス№FQG-01 との接続後に、グローブボックス№
FQG-19 を対象に負圧維持を確認する。
2.2 遮蔽（第５号）(1) 準拠した基準及び規格
・核燃料物質使用変更許可申請書(2) 設計仕様
グローブボックスは、人が常時立ち入る場所における外部放射線に係る線量が 1 mSv/週以下となるように遮蔽設計を行う。

1

(3) 工事上の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置したことから、人が常時立ち入る場所における外部放射線に係る線量を 1 mSv/週以下になるようにグローブボックス№FQG-19 のパネル外側に遮蔽体を設置し、遮蔽体の材料及び寸法を確認する。
外部放射線に係る線量結果を別添-３ 表１に、遮蔽計算において考慮した遮蔽体の概略図を別添３

図３に示す。

2.3 火災等による損傷の防止（第６号）(1) 準拠した基準及び規格
・核燃料物質使用変更許可申請書
・安全規格 UL94 機器及び部品に使用されるプラスチック材料の燃焼性試験
・日本産業規格（JIS G 4303

ステンレス鋼棒、JIS G 4304

熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯、JIS G 4305 冷間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯、JIS G 4318 冷間仕上ステンレス鋼棒、JIS G 3101
一般構造用圧延鋼材）(2) 設計仕様
グローブボックス№FQG-19 内の温度上昇率が毎分 15 ℃以上*かつ温度が 60 ℃以上になった場合、グローブボックス№FQG-19、検査工程制御室（FQ-202）及び中央管理室（CU-203）で警報を表示するとともに、ハロゲン化物消火設備が作動する。グローブボックス№FQG-19 にハロゲン化物消火設備の噴射ヘッドを設置する。グローブボックス内温度上昇警報系統図を別添-４ 図４に示す。
* 「火災報知設備の感知器及び発信機に係る技術上の規格を定める省令」に定める感度が２種（15 ℃毎分の割合で直線的に上昇したとき、１分以内で火災信号を発信すること）の差動式分布型感知器（熱電対式）を設置。
グローブボックス本体はステンレス鋼(SUS304L)、エキスパンションジョイント（ベローズ）はステンレス鋼(SUS316L)、グローブポートはフェノール樹脂(UL94 の V-1 グレード相当)、窓板はポリカーボネート樹脂(UL94 の V-0 グレード)、支持架台は一般構造用鋼（SS400）とする。
(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置したことから、グローブボックス№FQG-19 を対象にグローブボ
ックス内温度上昇警報及びハロゲン化物消火設備の性能及び設置状態を確認する。また、グローブボ
ックス№FQG-19 は、可能な限り不燃性及び難燃性の材料を使用していることを確認する。
2.4 地震による損傷の防止（第 10 号）(1) 準拠した基準及び規格
・核燃料物質使用変更許可申請書
・建築基準法・日本産業規格（ＪＩＳ）・原子力発電所耐震設計技術指針
2

・発電用原子力設備規格（ＪＳＭＥ）
・鋼構造設計規準
・あと施工アンカー・連続繊維補強設計・施工指針
・鉄筋コンクリート構造 計算基準・同解説(2) 設計仕様
耐震重要度分類をＣクラスとし、静的水平震度を 1.2 Ｃi として許容応力設計を行う。また、グローブボックス№FQG-19 及び分光分析装置は水平震度 1.0 に対してアンカーによる転倒防止を行う。
グローブボックス№FQG-19 とグローブボックス№FQG-01 の接続については、耐震上影響を生じないエキスパンションジョイント（ベローズ）を用いて接続する。
(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置し、当該グローブボックスに分光分析装置を接続したものである
ため、分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 を対象に据付・外観、固定ボルトの材料、固定ボルト間の寸法及び固定ボルト呼び径の寸法を確認する。
分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の耐震強度計算結果を別添-５ 表１に、分光分析装置の固定ボルトの配置図を別添-５ 図５、グローブボックス№FQG-19 の固定ボルトの配置図を別添５図６に示す。

2.5 溢水による損傷の防止（第 18 号）(1) 準拠した基準及び規格
・核燃料物質使用変更許可申請書
・原子力発電所の内部溢水影響評価ガイド(2) 設計仕様「原子力発電所の内部溢水影響評価ガイド」を基に想定した施設内における溢水源及び溢水量から算出した溢水高さよりも高い位置に溢水防護対象設備（グローブボックス内温度上昇警報及びグローブボックス内消火設備（ハロゲン化物消火設備）を設置する。
(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置したことから、溢水防護対象設備であるグローブボックス内温度上昇警報、グローブボックス内消火設備（ハロゲン化物消火設備 グローブボックス№FQG-19 の噴射ヘッド）及び気体廃棄施設（グローブボックス系の排気フィルタ）の設置高さが溢水の影響評価高さ（0.05 m）を超えることを寸法検査で確認する。
溢水防護対象設備の設置高さを別添-６ 図７に示す。
2.6 警報装置の機能（第 24 号）(1) 準拠した基準及び規格・核燃料物質使用変更許可申請書

3

(2) 設計仕様
グローブボックス№FQG-19 内の負圧が設定値（50 Pa を超える値）に達した時に、グローブボック
ス№FQG-19、検査工程制御室（FQ-202）及び中央管理室（CU-203）で警報が作動する。
(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置したことから、グローブボックス負圧警報（グローブボックス№FQG-19 用）の性能を確認する。
グローブボックス内負圧警報系統図を別添-7 図８に示す。
2.7 廃棄施設（第 28 号）(1) 準拠した基準及び規格・核燃料物質使用変更許可申請書(2) 設計仕様
グローブボックス№FQG-19 はプレフィルタを 1 個、高性能エアフィルタ*を一次排気用に 1 個及びバイパス用に 1 個を設置する。
* 0.15 μm 径の粒子に対して 99.97 ％以上の捕集効率を有する。
(3) 工事の技術上の基準への適合性
グローブボックス№FQG-19 を設置し、排気フィルタ（グローブボックス№FQG-19 用）を設置したことから、排気フィルタの設置状態を確認する。
以上

4差圧計
排気ダクト（既設）（A-A矢視図）

AA

排気フィルタ（高性能エアフィルタ）
排気ダクト（既設）
排気フィルタ（プレフィルタ）

エキスパンション
ジョイント（ベローズ）

グローブボックス№FQG-19
排気フィルタ（高性能エアフィルタ）
B

給気フィルタグローブボックス
警報監視盤

グローブボックス№FQG-01（既設）

差圧計
分光分析装置ビニルバッグ

光ファイバーにてグローブボックスと接続

B（B-B矢視図、詳細図）
噴射ヘッド
マイクロ波
溶解装置

図１

ハロゲン化物
消火設備配管分光分析装置、グローブボックス№FQG-19の概略図

ハロゲン化物
消火設備配管（既設）

別添-1

（正面図）

別添-２

漏れなし容器法のリーク率算出及び概略図

差圧計
APg

Tg

Tv
差圧計
温度計１

Ｂ
Pgv’

温度計２
グローブボックス

弁Ａ
弁Ｂ

漏れなし容器t 時間後のグローブボックス内圧力 は通常 1.0×105 Pa と近似できる。測定開始時の漏れなし容器内温度（℃）と t 時間後のグローブボックス内温度（℃）は、300 K と近似でき、温度の項は測定温度値（℃）を直接用いるように本体の式を簡略した次の式を使用する。

𝐿𝐿𝑣𝑣 =𝐿𝐿𝑣𝑣
𝑡𝑡𝑇𝑇𝑣𝑣
𝑇𝑇𝑣𝑣 ′
𝑇𝑇𝑔𝑔𝑇𝑇𝑔𝑔′

𝑃𝑃𝑔𝑔𝑣𝑣 ′｛(𝑇𝑇𝑣𝑣 − 𝑇𝑇𝑣𝑣 ′ ) − (𝑇𝑇𝑔𝑔 − 𝑇𝑇𝑔𝑔′ )｝60 𝑃𝑃𝑔𝑔𝑣𝑣 ′�−� × 100
300
𝑡𝑡 101325：リーク率（%/h）（ここで、%は体積分率を示す。
）：測定時間（min）：測定開始時の漏れなし容器内温度（℃）： t 時間後におけるそれぞれの漏れなし容器内温度（℃）：測定開始時のグローブボックス内温度（℃）： t 時間後におけるグローブボックス内温度（℃）： t 時間後のグローブボックスと漏れなし容器間の差圧（Pa）（注１）差圧計及び温度計は校正され、差圧計は５ Pa の読み取り可能なもの、並びに温度計は 0.01 ℃の読み取り可能なものを用いる。
（注２）本測定は、測定中の温度や気圧が急激に変化すると測定結果が異常値となることがある。そこで、測定中に異常なデータが連続した場合には JIS Z 4820 に従い測定時間を延長する。なお、延長でも異常なデータが連続する場合には再測定を行う。

別添-２

グローブボックス№FQG-19

差圧計閉止板

漏れなし容器正面図：検査対象設備

図2

漏れなし容器法の概略図

別添-３

表１ 外部放射線に係る線量計算結果
外部放射線に係る線量最大値（μSv/h）
中性子線：0.43
ガンマ線：1.09

合計最大値

作業時間

（μSv/h）

（h/週）

1.52

40

外部放射線に係る線量の最大値（mSv/週）

0.07

遮蔽体

A-A 矢視図

遮蔽体

AA
遮蔽体

図 3 遮蔽計算において考慮した遮蔽体の概略図

別添-４

No.

No.

名称

名称

①

白金側温抵抗体⑤

グローブ温度警報設定器②

差動式分布型感知器

⑥

警報表示灯

⑦

警報ブザー

（差動分布型感熱部（熱電対））
③

温度発信器

④

差動式分布型感知器（検出器）

AND 回路動作表
グローブボックス警報盤

グローブボックス№FQG-19 の警報盤で警報音吹鳴

グローブボックス監視盤

グローブボックス温度上昇警報の警報表示灯の点灯、グローブボックス№FQG-19 の警報表示灯の点滅
及び警報音吹鳴グローブボックス温度上昇警報の警報表示灯の点滅及び警報音吹鳴
起動用ガス容器弁を開放（膜破壊）するためのピンが飛び出すこと（検査工程制御室）
監視盤（中央管理室）
ハロゲン化物消火設備

ハロン消火設備制御盤⑥⑤③①④②

起動用ガス容器⑥⑦⑦⑦

グローブボックス
警報盤
監視盤

グローブボックス
監視盤

中央管理室（CU-203）

検査工程制御室（FQ-202）

グローブボックス№FQG-19

分析物性室（FQ-201）：検査対象

図4

グローブボックス内温度上昇警報系統図

別添-５

表１ 分光分析装置及びグローブボックス№FQG-19 の耐震強度計算結果
評価対象

倒№FQG-19ス

Ｃ

設計最大応力(N/mm2)

短期許容応力(N/mm2)設計最大応力(N/mm2)

短期許容応力(N/mm2)--13.1175

耐震重要度分類

Ｃ

耐震強度計算静的解析
主要部材等材質

転グローブボックス

分光分析装置クラ-クラスSUS304L

引張応力

59245

23245

せん断応力

11.4141

18.6141の使用ボルト

検ボルト間隔討（㎜）ボルト材質

M12M121761060

SS400SS400

別添-５固定ボルトの間隔

176 ㎜以上

固定ボルトの呼び径

M12（11.75～11.95）

AA

176 以上分光分析装置（正面図）①③②④A-A 矢視図（固定ボルトの配置）
単位：mm●

図5：固定ボルト

分光分析装置の固定ボルトの間隔及び呼び径

別添-５固定ボルトの間隔

1060 mm 以上

固定ボルトの呼び径

M12（11.75～11.95）

AA

グローブボックス№FQG-19（正面図）③⑤⑦⑨⑪⑬②④⑥⑧⑩⑫⑭1060 以上①単位：mmA-A 矢視図（固定ボルトの配置）

図6●：固定ボルト

グローブボックス№FQG-19 の固定ボルトの間隔及び呼び径

別添-６

溢水防護対象設備の設置高さ（0.05m 以上）

（正面図）

図7

溢水防護対象設備の設置高さ

別添-７No.

名称①差圧発信器②差圧計③警報設定器④警報表示灯⑤警報ブザー

動作表
グローブボックス警報盤

グローブボックス№FQG-19 の警報盤で警報音吹鳴

グローブボックス監視盤

グローブボックス負圧警報の警報表示灯の点灯、グローブボックス№FQG-19 の警報表示灯の点滅及び警報音吹鳴
グローブボックス負圧警報の警報表示灯の点滅及び警報音吹鳴（検査工程制御室）
監視盤（中央管理室）

④⑤

④

③

⑤

②

①⑤グローブボックス№FQG-19

グローブボックス
警報盤
監視盤

グローブボックス
監視盤

中央管理室（CU-203）

検査工程制御室（FQ-202）

分析物性室（FQ-201）：検査対象

図8

グローブボックス負圧警報系統図