令和3年度開始
廃炉・汚染水対策事業費補助金「燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発」

令和４年度実施分報告（報告資料）
2023年6月
技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.1

目次
1. 研究の背景・目的
1.1 本研究が必要な理由
1.2 本研究の成果の反映先と寄与
2. 目標
3. 実施項目とその関連性、他研究との関連
3.1 本研究の実施項目
3.2 実施項目間、他研究との関連性
4. 実施スケジュール
5. 実施体制図
6. 実施内容
6.1 取り出し技術の開発計画の更新
6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験
7. まとめと今後の計画

ページ
2
3
4
5
6
7-8
9
10
11-16
17-21
22-28
29

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning1. 研究の背景・目的
1.1 本研究が必要な理由

No.2

 福島第一原子力発電所1～3号機の燃料デブリ取り出しに向けて、装置開発や臨界評価等に燃料デブリ性状に関する情報が必要となる。これまでにTMIやチョルノービリ(チェルノブイリ)での事
故データや解析結果等から推定した値を使用している。しかしながら、装置開発を適正に進めるに当たり、推定値が妥当なのか（安全側かどうかも含め）を確認するには現場の燃料デブリを取り出し、分析することが必要である。
 このため、2021年度から引き続き以下の作業を実施した。
• 燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発計画、取り出し計画の策定、更新• 燃料デブリ取り出しのための装置、システムの詳細設計、試作機製作、各種検証試験
 上記の作業で得られた成果や新たに見つかった課題、福島第一原子力発電所の最新状況を踏
まえ、燃料デブリ取り出しの位置付けや目標を見直しながら、段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発を進める必要があり、本研究にて実施している。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.3

1.2 本研究の成果の反映先と寄与
PCV*1内部調査技術の開発PJ

PCV*1内部詳細調査技術の開発PJ(原子炉格納容器内部調査技術の開発)（X-6ペネトレーションを用いた内部詳細調査技術の現場実証）

PCV*1内部調査の結果を反映する。

調査装置の開発進捗を反映する。
*1： ＰＣＶ＝原子炉格納容器

本PJ 「燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発」
燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発
計画、取り出し計画の策定

燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの開発

燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し・分析
硬さ等の物性データ
切削の速度、ダスト飛散状況

U, Pu, Gd等の成分データ

燃料デブリ・炉内構造物の取り出し規模の更なる拡大に向けた技術の開発PJ(臨界管理を含む)
燃料デブリ・炉内構造物の取り出し工法・システムの高度化，
燃料デブリ・炉内構造物の取り出し基盤技術の高度化，
燃料デブリ臨界管理技術の高度化

・ 取り出しセルの系統設計、システム設計への反映
・ 燃料デブリ取り出し工具の設計及び改良
・臨界評価の妥当性確認

燃料デブリ
分布データ

水素発生量
等の成分データ

廃棄物インベントリ
データ

燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発PJ

燃料デブリの収納・移送・保管技術の開発PJ

固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発PJ

段階的に規模を拡大した取り出し

固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発

段階的に規模を拡大した取り出し装置等の詳細設計

事故進展解析及び実
機データ等による炉内状況把握の高度化

炉内の解析結果の信頼性の確認

燃料デブリ収納・移送・保管技術の開発

収納缶の安全性確認（東電HD実施予定）

廃棄物の全体計画への反映

燃料デブリ取り出しの工法・装置等の詳細設計に係る各研究ＰＪ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.4

2. 目標
事業内容

取り出し技術の開発
計画の更新

令和４年度末時の目標技術成熟度（TRL)
２号機のＰＣＶ内部調査等で得られた情報を踏まえて、先行事業(令和元年度開始事業)にて策定した
燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術（取り出し用の装置、システム等）の開発計画が必要に応じて更新され、次期開発で求められる改良・検証項目とその背景が明確にされていること。
併せて、燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出しに係るシナリオへ最新知見等が必要に応じて反映・更新されること。
（情報整理のため技術成熟度（TRL）目標設定の対象外とする）

取り出しのための装置の開発と組合せ
試験

取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発
先行事業(令和２年度開始事業)で実施した取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の詳細
設計に基づき、取り出し用アクセス装置（アームとエンクロージャ）が製作されることで製造ノウハウが蓄積され、製作した試作機が工場内検証試験などを通して必要とされる機能・性能を発揮すること。
（終了時目標TRL：レベル5）
取り出し用装置、システム全体の組合せ試験製作した取り出し用アクセス装置（アームとエンクロージャ）と、先行事業(令和元年度開始事業)で２０２
１年度までに開発した装置を組合せ、単体での工場内検証試験では確認が困難なインターフェース上の懸念事項や相互の機械的・電気的影響などがシステムとして必要とされる機能・性能を阻害していないこと、あるいはその影響や技術課題が把握されていること。
（終了時目標TRL：レベル5）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.5

3. 実施項目とその関連性、他研究との関連
燃料デブリ

東電ＨＤ

マニピュレータ

性状把握ＰＪ

大口径ダブルドア
開発で設備撤去時（令和2年度開始事業で開発） の汚染面露出回避

ダブルドア機構

全長短縮・遠隔操作性向上による被ばく作業時間削減
アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造)

マニピュレータ作業
環境の向上

双腕マニピュレータ

燃料デブリ回収シナリオ

エンクロージャ（令和3年度開始事業で開発）（令和元年度開始事業で製作）
X-6ペネ

遠隔作業の範囲
拡大で被ばく量低減

燃料デブリ回収の成功率向上（令和元年度開始事業で製作）

燃料デブリ収納容器(PADIRAC)の遠隔輸送台車 （令和2年度開始事業で開発）

燃料デブリ切削・回収装置

マニピュレータ
によるメンテ性の向上

アーム型アクセス装置
アーム後半部

アーム前半部

（令和3年度開始事業で開発）（令和2年度開始事業で開発）（令和元年度開始事業で製作）

パワーアップによるペイロード20kg＋押し付け力1kN

中性子モニタ(臨界近傍監視用)
予測監視用

常時監視用

水平オフセットリンクによるアクセス範囲拡大
小型・軽量化・新技術の検証
4トンのPADIRACの遠隔輸送による安全な
燃料デブリ輸送システム構築（令和元年度開始事業で製作）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.6

3. 実施項目とその関連性、他研究との関連
3.1 本研究の実施項目
実施項目

令和４年度の実施範囲

ページ• 令和3年度開始時点における開発計画の更新（ＰＣＶ内部詳細調
査アームの検証試験結果を本開発計画に反映するタイミング・
着眼点の検討、および各種開発装置の組合せ試験内容の検討）• 令和4年度に実施した組合せ試験で抽出された技術課題の次期開発計画への反映。

11-16

取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発• アーム後半部の設計および製作とアーム前半部との統合• エンクロージャの設計および製作

17-21

取り出し用装置、システム全体の組合せ試験• 組合せ試験の試験計画検討• 組合せ試験 アーム前半部と先端ツールの組合せ試験
 エンクロージャ関連の組合せ試験

22-28

取り出し技術の開発計画の更新

取り出しのための装置の開発と組
合せ試験

黒文字：机上検討

赤文字：モノづくり

青文字 ： 試験

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.7

3. 実施項目とその関連性、他研究との関連
3.2 実施項目間、他研究との関係性（1/2）
実施項目

関連する
項目

連携内容

関係性

（インプット）

技術課題の開発計画への反映

本事業での試作機の工場内検証試験で判明した新たな技術課題に対して、計画を更新する。

C

同上

本事業での組合せ試験で判明したシステム連携に関する新たな技術課題に対して、計画を更新する。

B

A
取り出し技術の開発計画の更新（インプット）
開取
発り
と出
組し
合の
せた
試め
験の
装
置
の

B
取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発

C
取り出し用装置、システム全体の組合せ試験

組合せ試験を念頭に置いたインターフェースの設定（アウトプット）（下図参照）

C

B（インプット）

取り出し用アクセス装置（アーム、エンクロージャ
等）の受け渡しシステムの全体像を考慮してインターフェースを適切に設定して、装置設計・製作へ反映する。

適切なタイミングで装置を受け取り、各装置の取り扱い方法を考慮して、試
験手順や試験設備を準備する。

ダブルドア機構
アクセスルート
構築装置(X-6ペネ接続構造)

燃料デブリ切削・回収装置
双腕マニピュレータ

アーム型アクセス装置
遠隔輸送台車

エンクロージャ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.8

3. 実施項目とその関連性、他研究との関連
3.2 実施項目間、他研究との関係性（2/2）

ー

P
C
V
内
燃
料
デ
ブ
リ
取
り
出
し
作
業
フ
ロ

関
連
P
J
と
の
主
要
な
取
合
い

PCV内燃料デブリ取り出し関連装置
エンクロージャダブルドア機構

受入・払出セル関連装置

既存分析施設アクセスルート構築装置

双腕マニピュレータ
マニピュレータ
マニピュレータ

燃料デブリ回収装置
アーム型アクセス装置

構外輸送
中性子モニタ
燃料デブリ
収納容器

遠隔輸送台車サンプル容器

燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出し技術の開発PJ（インプット）【ＰＣＶ内部詳細調査ＰＪ】
・ＰＣＶ内部状況の映像の設計反映
・PCV内部調査アームの開発情報の共有
・PCV内部詳細調査の技術課題の共有（インプット）【PCV内部詳細調査ＰＪ】
・PCV内部調査用エンクロージャの開発情報の共有
・PCV内部調査での遠隔作業要領の共有【東電ＨＤ】
・段階的に規模を拡大した取り出しへの関連技術の取り込み【燃料デブリ性状把握PJ】 （インプット）
・燃料デブリ授受のインターフェース調整【燃料デブリ取り出しＰＪ】
・燃料デブリサンプリングのニーズ
・燃料デブリ切削技術に関する情報共有
・燃料デブリ切削時の臨界防止対応

封入瓶

封入瓶

構外輸送容器

東電ＨＤ

燃料デブリ性状把握ＰＪ（インプット）【東電HD】
・燃料デブリ収納容器(PADIRAC)の情報共有
・原子炉建屋の搬出エリアの調整
・段階的に規模を拡大した取り出しへの活用技術ニーズ反映
燃料デブリ取り出し計画【東電ＨＤ】 （インプット）
・原子炉建屋のメンテナンスエリアの調整（インプット）【燃料デブリ性状把握PJ】
・既存分析設備での分析能力を聴取し、燃料デブリ取り出し計画に反映【東電HD】
・燃料デブリ搬出ルートを協議し、燃料デブリ取り出し計画へ反映©International Research Institute for Nuclear Decommissioning4. 実施スケジュール

No.9

2023年6月
完了予定

令和２年度開始事業（参考）

アーム前半部の製作・工場内検証⇒コロナ禍の影響により延長

アーム前半部の製作・工場内検証の延長により、本事業へのアーム前半部の引き渡しが2022年11月末となり、アーム全体の組合せ試験（工場内検証）は6月完了見込み。
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5. 実施体制図

No.10
技術研究組合 国際廃炉研究開発機構（本部）東京電力ホールディングス株式会社○

現場適用性の観点での諸調整○

全体計画の策定と技術統括のとりまとめ○

技術開発の進捗などの技術管理のとりまとめ

連携する開発プロジェクトチーム
原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発（X-6ペネトレーションを用いた内部詳細調査技術の現場実証）

三菱重工業株式会社

燃料デブリ・炉内構造物の取り出し規模の更なる拡大に向けた技術の開発取り出し技術の開発計画の更新
取り出しのための装置の開発と組合せ試験
 取り出し用アクセス装置(アーム･エンクロージャ等)の開発
 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験
 切削粉状・円柱状デブリ回収装置の開発

燃料デブリ収納・移送・保管技術の開発
固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発
燃料デブリの性状把握のための分析・推定技術の開発

VEOLIA NUCLEAR SOLUTIONS：
Jacobs：・小石・砂状デブリ回収装置（バケット型）の組合せ試験準備
・アーム前半部と先端ツールの組合せ試験

・取り出し用アクセス装置の試作・取り出し用アクセス装置の組合せ試験
・アーム前半部と先端ツールの組合せ試験の助勢

双日マシナリー（株） CLEO：
ORANO ：
・小石・砂状デブリ回収装置（フレキシブルグリッパ型）の組合せ試験準備

・双腕マニピュレータのケーブル遠隔脱着機構の試作・ダブルドア機構の組合せ試験準備・助勢
・燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の組合せ試験準備・助勢

Innovative Physics Limited ：・中性子モニタの組合せ試験準備・助勢©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.11

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【 2022年度の成果 1/5】
 PCV内部詳細調査PJにおけるアクセス装置の製作・組合せ試験で得られる情報を踏まえて、本事業の開発計画への反映時期、反映事項、具体的な内容を更新した。 【達成】取得予定の情報

PCV調査用アー
ムの動作速度PCV調査用アー
ムの減衰特性双腕マニピュ
レータの外付けケーブルの付け
外し作業性

外付けケーブル
切断カッターの
改良

取得時期
反映時期

2022年9月

開発への反映事項
取り出し用アームの予想
性能の見直し、速度改善の余地の検討、運用方法
変更の余地の検討

具体的な実施内容・実施方法

反映状況

テレスコアームに関しては、取り出し用アームの重量、ギア比
やモータトルクの相違点を加味して、予想性能を見直した結果、目標速度の達成見通しがあると判断された。
PCV調査用アームでも取り出し用アームと同じ仕様の高トルクモータがテレスコアームに適用され、制御方法の見直しにより速度改善が図られた。
取り出し用アームの長さ、重量の相違点を加味して、振動に関する予想挙動を見直す。
予想されるアームの振動がX‐6ペネやプラットフォーム開口の通過性に悪影響を与える場合や、先端ツールの燃料デブリ接
近時の振動が100mmを超える場合には、低速運転による振動改善余地を検討する。
振動改善余地が十分ではないと評価された場合、操作手順の見直しによる振動抑制の余地を検討する。

モータ特性データの収集と制御方法見直しにてテレス
コアーム伸長速度の目標値を達成した。
同様のアプローチでキャリッジ前後進速度も改善予定。

水平は4％以上、上下は1％未満であった。ただし振動の静定に時間を要するためペデスタル内でのアームの着座は有用と判断される。
取得データは機構解析に今後、活用していく。

2021年11月～
2022年11月

取り出し用アームの予想
挙動の見直し、振動改善の余地の検討、運用方法
変更の余地の検討

2022年11月

取り出し用アームのケーブル固定構造やケーブル
ドラム構造の見直し、取り付け作業用の専用治具の要否の検討、外付けケー
ブルの改良余地の検討

双腕マニピュレータによる遠隔操作性を改善するための、ケーブル固定構造やケーブルドラム構造を見直し、電動巻き取り機を開発した。

電動巻き取りにより、遠隔操作性が改善した。
エンクロージャ内の有効ス
ペースで巻き取るための手順を反映する。

2023年1月

外付けケーブル切断機構と外付けケーブルの改良余地の検討

外付けケーブルの補強部材であるケブラー繊維が切断機構による万が一対応の機能を阻害しているため、カッター刃を改良した。PCV調査用アームでは、3種類の試作刃でケーブル切断能力を比較し、切り残しの無い刃の仕様を選定した。

PCV調査用アーム向けに選定したカッター刃の仕様と運用方法を反映する。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.12

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【 2022年度の成果 2/5】
 本事業で実施した組合せ試験に関して、下記表に示す通り位置付け・確認項目・達成目標を具体化するとともに、試験後の達成状況を評価した。 【達成】
 新たな技術課題を抽出し、開発計画を更新した。 【達成】
組合せ試験項目

確認項目

達成目標

達成状況

燃料デブリ回収・切削装置および中性子モニターを目標位置に所定の姿勢で接近させるためのペデスタル内の操作に①アーム前半部と燃料関して、方法・手順を検証する。
デブリ回収装置との組
これまではVRシミュレーションで検討し合せ試験ていたが、アームの加減速や剛性に起因する振動を考慮した検証が必要なものである。

アームの振動振幅・減衰
時間
燃料デブリ回収装置に取り付けられたカメラ視認性
ワンドの操作性
所定の姿勢での目標位
置接近方法

振動振幅100mm以下
減衰時間5分以内。
カメラ映像がアーム操作に有効であること。
アーム操作困難な作業ス
テップが無いこと。
目標位置に所定の姿勢で接近できること。

振動振幅は十分に小さく燃料デブリ回収
作業への影響はほとんどなかった。
以上の理由から減衰時間は問題にならなかった。
切削粉状/円柱状デブリ回収装置のカメ
ラは着座検知が困難であったが、荷重計の追加により解決できると判断された。
アーム操作に支障なく、所定の姿勢で接近、燃料デブリ回収ができた。

ブームリンクの展開とキャリッジの前進によって実施される取り出し用アームのX-6ペネ通過性を確認する。
ブームリンクが展開した状態でのテレス
コアームから前半部の駆動による振動特性を確認する。

X-6ペネ通過性の確認
アームたわみ量の計測
アーム展開状態でのワンド動作によるテレスコアー
ムの振動特性10mm以上のクリアランスを確保しながら通過できること。（振動も含む）
アームたわみ量が設計想定値と同等以下。
振幅が30mm以内。

試験内容・判定基準の具体化を行った。
アームの完成遅れのため、工場内検証
試験は2023年度に実施予定である。
X-6ペネの通過に重要となるアームの撓み特性に応じた制御システムの完成度によって、今後の課題が抽出される見通し。

②アームとX-6ペネ模擬体との組合せ試験

位置付け

次ページに表の続き©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.13

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【 2022年度の成果 3/5】
組合せ試験項目

前ページの表の続き

位置付け

確認項目

達成目標

達成状況

現地での据え付け作業に沿って、
ダブルドア機構とX-6ペネ接続構
ダブルドア機構とX-6ペネ接続
造が所定の精度でドッキングで③エンクロージャ（ダブ
構造のドッキング可否と手順。
きることを確認した。また遠隔操ルドア機構）とX-6ペネ
接続部のシール性。
作によるドッキングのカメラ監視
接続構造の組合せ試
非常時駆動の有効性。
性が良好であることや、撤去作
験
カメラの視認性。
業におけるモータ故障を想定した非常切り離し作業の有効性を確認した。
エンクロージャへPADIRACをドッ
エンクロージャに燃料デブリ収納容器 燃料デブリ収納容器のドッキン 燃料デブリ収納容器を手順通り④エンクロージャと遠キングさせ、周辺エリアに問題が(PADIRAC)をドッキングする作業の検 グ可否と手順。
にドッキングできること。
隔輸送台車の組合せないことを確認した。メンテナン
証、および故障時のレスキュー方法の 故障時のレスキュー方法の有 故障時のレスキューが手順通り
試験
ス検証、レスキュー検証で課題検証を行う。
効性。
にできること。
を抽出した。
双腕マニピュレータの輸入見送
レスキューインターフェースを備えたダりにより代替手段による検証を
レスキューインターフェースの⑤双腕マニピュレータ ブルドア機構を試作したエンクロージャ
双腕マニピュレータおよび専用 行った。手作業にて専用補助具
有効性。
とダブルドア機構の組 に配置し、双腕マニピュレータおよび専
補助具によってダブルドア機構 によるダブルドア機構の復旧動
双腕マニピュレータの専用補合せ試験用補助具によるダブルドア機構の復旧の復旧操作ができること。
作を確認した。この作業を代替助具の有効性。
操作ができることを確認する。
マニピュレータで実施可能なことを確認した。
試作したエンクロージャ内で、双腕マニ
エンクロージャ内の双腕マニピュ⑥双腕マニピュレータ ピュレータのケーブル脱着機構の動作
双腕マニピュレータを搭載した
荷重負荷状態でのケーブル脱レータのレール、専用台車とのとケーブル遠隔脱着機 確認を行う。双腕マニピュレータ、その状態でケーブル脱着機構が設着機構の動作。
アライメント調整が重要だが、設構の組合せ試験
専用台車およびそのレールを組合せ
計通りに着脱動作できること。
計通りの着脱作業ができた。
た状態で試験を行う。
エンクロージャを現地に据え付ける際にダブルドア機構とX-6ペネ接続構造のドッキングが設計通りに行えることを確認する。
特にダブルドア接続が行われる気密扉
内の狭隘部には作業員が立ち入ることができないため、遠隔による非常時駆
動やカメラ配置などを検証する。

ダブルドア機構とX-6ペネ接続
構造のドッキングが遠隔で精度良く行え、シール性が確保されること。
遠隔による非常時駆動がマニ
ピュレータで実施可能であること。カメラによって、視野の不足なく状態監視ができること。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.14

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【 2022年度の成果 4/5】
 アーム前半部の工場内検証試験で抽出された技術課題の対応策を開発計画へ反映した。 【達成】
分類
装
置
自
体

他
と
の
取
り
合
い

現
場
適
用

課題

追加された対応策

テレスコアーム伸長速度を2mm/s
以上に改善

モータの電流-トルク相関データを取得し，フィードフォワード制御に変更する。

リストカメラのプラットフォー
ム接触防止

Mirion社の耐放射線性カメラに変更することで接触回避可能な見通し。模擬ペデスタルを使った検証は別途行う。

外付けケーブルの垂れ防止

可動プーリーの台車およびケーブル被覆の滑りを改善する。

外付けケーブル切断機構の切り残しの解消

ケブラー繊維なしの外付けケーブルを製作する、または外付けケーブル切断機構の刃を改良する。PCV内部詳細
調査プロジェクトでの改良刃の結果をフォローする。

先端ツール着座時の衝撃緩和

制御盤を調整して、ワンド伸長速度の最低速を更に小さくする。

スリット開口からワンドを下降させる

ワンドの全長を315mmほど短尺化する。

フット着座荷重変動の要因特定

モックアップ検証においてプラットフォームの剛性をパラメータとしたデータ取得を行う。

先端ツール押し付け力の変動の要因特定

アームの構造によるものか，プラットフォーム側の剛性によるものかを試験あるいは解析にて特定する。

長期的な制御精度の経時変化の把握

着座位置の精度は複数回の繰り返し動作を行って，長期的な運用による精度の変化を把握する。モックアップ
検証を行う。

フット着座なしでの先端ツール
押し付け挙動の把握

先端ツール押し付け時のフットの横移動について，着座荷重の関係を把握する。

アームの自動制御

多軸同時、複数ステップ連続操作が可能な機能を追加する。
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.15

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【2022年度の成果 5/5】
 組合せ試験で抽出された技術課題の対応策を開発計画へ反映した。 【達成】
分類

課題

ア

ー

ワンド伸長速度の低速化

切削粉状デブリ回収装置の押し付け力（約50 N）の調整が容易になるよう最低速度をさらに下げる。

ム

外付けケーブルの改善

中性子モニタ制御信号ケーブルを太径のものに変更し、ノイズ発生を防止する。

ダ
ブ
ル
ド
ア
機
構

長期的な環境影響の確認

高精度な制御を必要とするため、現場環境下での長期的な影響による信頼性の低下について検討を行う。

安全性向上のためのインターロックの追加

メンテナンス作業や故障時対応などのマニュアル操作において、作業員やダブルドア機構を保護するためのインターロックを追加する。

システムの信頼性向上

電気系統の異常検知による自動停止が数回発生したことから、機能に影響しない範囲でシステム監視の閾値を緩和する。
また遠隔での復旧手順をシステム仕様に織り込む。

PADIRACロッキング時間
短縮/運転自動化

PADIRACの付け外し作業が煩雑で時間を要する（1時間以上）ため、PADIRAC接続部と遠隔輸送台車の統合を高めて、付け外し作業を簡略化し、現場作業時間を短縮する。狭隘部通過の運転自動化で遠隔操作の負担を軽減する。

現場と制御室の連携ミス防止

PADIRACの付け外し作業では、制御室からの遠隔輸送台車の駆動と現場作業が交互に必要になる。そのため連携による作業時間の増大や、連携ミスのリスクがあるため、現場で遠隔輸送台車を操作できる簡便な補助システムを構築する。

安全性向上のためのインターロック追加／メンテ
ナンス方法の改善

メンテナンス作業や故障時対応などのマニュアル操作において、作業員や遠隔輸送台車を保護するためのインターロッ
クを追加する。また床面に密着するメンテナンスを極力減らす。

双腕マニピュレータの動
作性への影響確認

本事業では双腕マニピュレータの代わりに重量・重心を模擬した模擬ウェイトを用いた。モックアップ検証では双腕マ
ニピュレータのケーブルを結線し、遠隔脱着機構を介して動作確認を行う。

双腕マニピュレータのメ
ンテナンスのための搬出作業性の検証本事業では双腕マニピュレータのレール上での遠隔脱着を検証しているが、双腕マニピュレータのメンテナンスでは双腕マニピュレータと専用台車を一体でエンクロージャ外へ搬出することが求められる。その作業に必要な設備との整合性をモックアップ検証で確認する。

遠隔脱着の繰り返し動作の精度検証

遠隔脱着機構単体では50回以上の脱着の信頼性を検証済みだが、双腕マニピュレータの専用台車とレールのギャップによるアライメントのズレに対する検証を行い、定期的なギャップ解消の程度を評価する。

遠
隔
輸
送
台
車

ー

ケ
脱
着ブ
機ル
構遠
隔

追加された対応策©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.16

6.1 取り出し技術の開発計画の更新【課題】
 取り出し用アームは英国で完成し、取り出し用エンクロージャは日本で完成するため、全体モックアップ試
験による検証について、本プロジェクト後の実施を検討する必要がある。
 取り出し用アームのX-6ペネ模擬体との組合せ試験で抽出された技術課題の対策を別途反映する必要がある。
 システム設計の概要が明確になり、システムの安全設計について最新化を行い、安全上の説明を整理しておく必要がある。
令和３年度

開発項⽬

令和４年度

令和５年度以降 （※）

4⽉ 5⽉ 6⽉ 7⽉ 8⽉ 9⽉ 10⽉11⽉12⽉1⽉ 2⽉ 3⽉ 4⽉ 5⽉ 6⽉ 7⽉ 8⽉ 9⽉ 10⽉11⽉12⽉1⽉ 2⽉ 3⽉

取り出し用アーム（英国⇒日本へ輸送）

コロナ禍による延長

取り出し⽤アームに搭載する要素技術

製作・⼯場内検証

取り出し⽤エンクロージャに搭載する要素技術

製作・⼯場内検証

燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台⾞

製作・⼯場内検証

取り出し⽤アクセス装置(アーム・エンクロー

取り出し⽤アーム 製作・統合

双腕マニピュレータ組み込み

取り出し⽤エンクロージャ製作・⼯場内検証

アーム組み込みジャ等)の開発

双腕マニピュレータの改造

コロナ禍による遅延が波及

取り出し⽤装置、システム全体の組合せ試験
アーム前半部と燃料デブリ切削･回収装置／中性⼦モニタシステムの組合せ試験

アーム全体の組合せ試験

取り出し用エンクロージャ（日本で完成）(⼯場内検証）エンクロージャとX‐6ペネ接続構造／燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台⾞の組合せ試験
双腕マニピュレータのケーブル遠隔脱着機構、ダブルドア機構⾮常時対応の確認試験
全体モックアップ試験

中間報告会

年度報告会

中間報告会 年度報告会 最終報告会（※）
令和5年度以降はIRIDの想定©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.17

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発【2022年度の成果（アーム）1/2】
 英国VNS社が設計したブームリンク1～5を、ノウハウを得ながら国内製作した。 【達成】 レール及びキャリッジにブームリンクを組み立て、アーム前半部を連結した。 【達成】 組合せ試験（X‐6ペネ模擬体の通過試験）に向けて試運転作業を実施中。

PCV調査用アームの計測データから予測したアーム先
端の傾きは2.1°に対し、計測値は1.8°と良好

キャリッジ

アーム後半部
リンク2

取り出し用アーム
リンク1

リンク3

リンク4

ブームリンクリンク5

アーム前半部©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.18

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発【2022年度の成果（アーム）2/2】
 取り出し用アームのX‐6ペネ通過動作のＶＲシミュレーション、機構解析により、接触リスク低減のための姿
勢や突出部の構造修正を実施。
ダブルドアシステム＋Ｘ‐6ペネ接続構造
模擬Ｘ‐6ペネ

ブームリンク展開時の横揺れを抑制するため、モータ駆動のチューニングや制御シーケ
ンスの最適化を実施中

 試験計画を策定し、試験内容および判定基準を具体化した。
No. 名称

内容

使用機材

判定基準

1

動作範囲
確認試験

ブームリンクの各関節の旋回角、キャリッジのチルト、リフト範囲を測定する。
キャリッジの前後進範囲を測定する

内蔵レゾルバ、巻尺等

折り畳みから全展開状態になる旋回角を有すること。
取り出し用アーム前半部の撓み、倒れ角を補正するだけのチル
ト（-2～3°※）、リフト（-5～50mm※）動作範囲を有すること。
キャリッジの前後進ストロークは6.6m以上あること。

2

模擬X-6ペネ
通過試験

模擬アクセスルートへ向けて取り出し用アームを展開し、通過させる。
通過後、逆方向に移動させて模擬アクセス
ルートから取り出し用アームを退出させる。

カメラ、レーザ
ポインタ等

ダミー先端ツールの中心軸の変位が半径25mmの円内であること。
VRシミュレーションでX-6ペネ内面との接近が予想される部位について10mm（※）以上の隙間を確保していること。

※上記は暫定値。ブームリンクのたわみ量や当該部位の動作中の振幅を考慮して見直すものとする。

【今後の計画】
 組合せ試験にてX-6ペネ模擬体を用いた通過性の試験を実施する。 【達成する見通し】©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.19

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発

双腕マニピュレータの作業スペースを拡大するべく、双腕マニピュレータのレールのスリム化、ケーブルトレ
イの配置見直しを行った。

【2022年度の成果（エンクロージャ 1/3）】
 検証試験用エンクロージャ（本体・付属品）を計画通り製作。
エンクロージャ内部（後方から見たところ）

ケーブルトレイ

双腕マニピュ
レータのレール

ダブルドア機構

カメラスタンド

取り出しアーム用レール

ツールラック

搬出ポート(PADIRAC連結)

PCV内部詳細調査用エンクロー
ジャのツールラックを改良し、スライド量を長くし、収納物の出し入れ作業が容易になるようにした。
ダブルドア機構の開口部とレールのアライメントを精密に調整し、±2mm以内に調整。

取り出しアーム用レール

ツールラック©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.20

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発【2022年度の成果（エンクロージャ 2/3）】
 エンクロージャ単体での工場検査を行い、すべての検査項目で要求が満たされることを確認した。 【達成】
No.

項目

1

外観検査

適切な照明などで製品表面に有害な欠陥、変形がないことを目
製品表面に有害な欠陥、変形がないことを確認した。
視にて確認する。

合格

2

寸法検査

適切に校正された計測機器を用いて外寸、機器の配置寸法が許容範囲内であることを確認する。

各寸法が許容範囲内であることを確認した。

合格

3

耐圧試験

設計圧力5.2kPa×1.2倍の圧力を減圧し、有害な変形などがな
いことを確認する。また、保持時間は30分以上とする。

保持時間が経過後、有害な変形がないことを確認した。

合格

4

漏えい試験

試験圧力5.2kPa×1.2倍の圧力を加圧し、フランジ部、気密バウ
ンダリ部の溶接線に発泡液を塗布後、目視にて気泡の有無を保持時間が経過後、気泡の発生がないこを確認
確認する。

実施内容

結果

判定

合格

＜耐圧／漏えい試験時＞＜寸法検査時＞
前

耐圧試験用閉止板

後耐圧試験用閉止板©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.21

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.1 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の開発【2022年度の成果（エンクロージャ 3/3）】
 双腕マニピュレータのケーブル遠隔脱着機構を製作し、工場試験で脱着動作を確認した。 【達成】切り離し前

双腕マニピュレータのレール上の移動ストロークが確保できるよう小型化に配慮した。

切り離し後組立中の双腕マニピュレータ側端子箱
ドッキングピンエンクロージャ側端子箱背面

専用レール

エンクロージャ側
端子箱

双腕マニピュ
レータ側端子箱

カメラ＋N2パージガス専用台車（信号線＋動力線）
右手（信号線）

双腕マニピュレータ
の模擬専用台車試験用アクチュエータ

ノイズ対策として、双腕マニピュ
レータの動力線、信号線を別々にした。

左手（信号線）ブレーキ
右手（動力線）
ドッキングピンエンクロージャ側端子

左手（動力線）

 50回の脱着操作を繰り返し、539本のコンタクトピンの導通が確保されることを確認した。 【達成】

双腕マニピュレータ側端子©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.22

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(アーム前半部と先端ツールの組合せ試験1/2)】
 アーム前半部を用いて、燃料デブリ切削・回収装置や中性子モニタといった先端ツールの接続、燃料デブ
リ接近時の挙動、遠隔作業性に関する課題を把握するための試験計画を立案した。
 取り出し用アームの組み立て作業への影響を回避しつつ、目標位置への接近の際の主に必要となるワン
ドおよびツールパン&チルトを試験に用いることとした。テレスコアームなどがワンドに与える揺動などを模擬するための構造をワンド支持部に適用した。

リスト、水平オフセットリンク、テレスコアームはアーム後半部と統合へ

上下揺動
ねじり剛性による動き

ワンド
ワンド

各種 先端ツール

ワンド支持構造
ねじり剛性模擬部

ワンド
ワンド

アーム前半部（2022年11月末からアーム後半部と統合）

ワンド取付部

目標位置への接近に必要なワンドを用いて組合せ試験を実施

上下揺動模擬部

テレスコアームやリストのたわみ、回転剛性などを模擬した支持構造でワンドを保持©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.23

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(アーム前半部と先端ツールの組合せ試験2/2)】
 先端ツール（4種類の燃料デブリ切削・回収装置）とアーム前半部との組合せ試験を行い、インターフェースの改善箇所を抽出した。また、遠隔操作に重要なカメラ映像や振動状況より、燃料デブリ回収が可能なレベルであることも確認した。
 燃料デブリ切削・回収装置運転中の中性子モニタに対するノイズレベルを測定し、中性子検出信号に対して1/10以下のレベルで、検出への影響はないことを確認した。
X‐6ペネ通過姿勢をチェック

小石状デブリ回収装置（バケット型）

ワンド

切削粉状・円柱状デブリ
回収装置

小石状デブリ回収装置（フレキシブルグリッパ型）

押し付け速度の低減要
切削粉状デブリ回収装置

配線に改善要振動量は大きな問題にはならなかった

柱

暗幕
切削円柱状デブリ回収装置

小石状デブリ
回収装置
インターフェースの改善箇所の抽出

切削試験

小石状デブリ回収試験

暗所での試験

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.24

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【まとめ(アーム前半部と先端ツールの組合せ試験)】
 アーム前半部のワンドを用いて燃料デブリ切削・回収装置4種と中性子モニタの機能やインターフェースの改善点を抽出した。アーム前半部の剛性や振動は、燃料デブリの切削・回収性能に悪影響を与えることはなかった。中性子モニタのノイズレベルはSN比10以上あり、ノイズの影響は問題なかった。 【達成】
評価項目
ケーブル取り合い
ケーブルノイズ
固定状態

⼩⽯状デブリ回収装置（バケット）
ケーブル短くて接続困難
ノイズ問題なし

燃料デブリ回収時間

15分以内

⼩⽯状デブリ回収装置（フレキシブルグリッパ）

切削粉状デブリ回収装置

切削円柱状デブリ回収装置

ケーブル飛び出し・垂れあり
ノイズ問題なし

取り合い問題なし
切削時にカメラ映像にノイズ

ケーブル垂れあり切削時にカメラ映像にノイズ

15分以内

約30分

約5時間（鋳鉄）

振動の影響

影響なし

カメラ展開時にわずかに振動

カメラ展開時にわずかに振動

V字展開時にわずかに振動

燃料デブリへのアプローチ

カメラ視認性良好

カメラ視認性良好

接地判断がカメラでは困難

接地判断がカメラでは困難

ワンド速度が速く、低荷重での押し付け調整が難しい

荷重計で調整戻りバネで折り畳み可

戻りバネ等で折り畳み可

燃料デブリへの押し付け
故障時対応

該当なし
予備モータで折り畳み可

該当なし
モータ故障時の対応が課題©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.25

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(エンクロージャ関連の組合せ試験 1/4)】
 エンクロージャ(ダブルドア機構)とX-6ペネ接続構造の組合せ試験を行い、X-6ペネ接続構造に対して要求精度内で据付可能であること及び、連結可能であることを確認。
 X-6ペネ接続構造との連結状態でダブルドア機構の開閉動作が行えること、離脱時にはX-6ペネ接続構造
側及びエンクロージャ側をダブルドアにて閉止し、内側汚染面の露出を防止できることを確認した。
Z
水平レーザ(絶対水平)

カメラ監視視野は十分 エンクロージャ

Y

ZR

YR

XR

X-6ペネ
接続構造

X-6ペネ接続構造

エンクロージャ

X-6ペネ
接続構造

エンクロージャX

ダブルドア

レーザ距離計
0～+5mm(X軸)

±10mm
(ZR軸)

レーザ距離計ポインタ

ダブルドア機構
エンクロージャ±2mm(XR,YR軸)

クロスレーザ

クロスレーザ±2mm(Y,Z軸)

エンクロージャ外面でアライメント調整が可能になった。

目標アライメント精度を達成できた【今後の計画】
 組合せ状態での一連の機能及び作業手順を確認できたため、今後はメンテナンス性向上などの実機適合性の向上や、リスク検討の深堀りを行うことになる。
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.26

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(エンクロージャ関連の組合せ試験 2/4)】
 ダブルドア機構の非常時対応(モータ故障)として、非常駆動ツールによるダブルドアの閉止及びX-6ペネ接続構造の遮蔽扉(気密扉)の閉止を行って、気密(要求値:0.1vol%/h)を確保できることを確認した。
 非常駆動ツールの試験用マニピュレータによる取扱性を確認した。
遮蔽扉駆動モータの故障を想定
非常駆動ツールのマニピュレータによる取り扱いも良好であった。

ダブルドア機構

非常駆動ツールの取り扱いは良好であった。

遮蔽扉
(気密扉)

非常駆動ツール

マニピュレータによる非常駆動ツールの設置や駆動時の反力も問題なし。
非常駆動ツールで遮蔽扉を閉止できた試験用マニピュレータによる非常駆動ツールの取扱性確認

非常駆動ツールによるダブルドア機構の非常閉止

非常駆動ツール操作パネル(ダブルドア機構の制御プログラムを移植)

非常駆動軸

遮蔽扉(気密扉)

マニピュレータ搭載カメラによる視野©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.27

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(エンクロージャ関連の組合せ試験 3/4)】
 双腕マニピュレータ専用台車を加工し、双腕マニピュレータ側端子箱を設置した(写真１、２)
 エンクロージャ側端子箱とマニピュレータ側端子箱（専用台車）をエンクロージャ内レールへ設置（写真３） 試験用アクチュエータを設置（写真４）、2000 N以下の力で脱着動作可能であることを確認（写真５）
双腕マニピュレータ専用台車

写真１

写真３

写真５

双腕マニピュレータ側端子箱
双腕マニピュレータ
設置部
取り付け面

エンクロージャ側端子箱
エンクロージャ内レール

写真２

写真４

双腕マニピュレータ
の模擬ウェイト

このままメンテナンスへ

双腕マニピュレータ専用台車取り付けた双腕マニピュレータ側端子箱

試験用アクチュエータ

荷重計

エンクロージャ側端子箱

双腕マニピュレータ側端子箱©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. 実施内容

No.28

6.2 取り出しのための装置の開発と組合せ試験
6.2.2 取り出し用装置、システム全体の組合せ試験【2022年度の成果(エンクロージャ関連の組合せ試験 4/4)】
 遠隔輸送台車の運転およびメンテナンスについて作業員のトレーニングを行い、作業要領を習得した。
 ①段差越え②狭隘部走行③エンクロージャとのドッキング等の機能・操作性に問題がないことを確認した。
試験エリア全景

模擬廊下

遠隔輸送
台車
狭隘部走行は運転員の負担軽減のため自動走行機能が望ましい。

模擬突起
模擬突起
エンクロージャ床面に密着するメン
テナンスは改善要

運転席

模擬段差

PADIRAC積み下ろし・メンテナンスエリア©International Research Institute for Nuclear Decommissioning7. まとめと今後の計画

No.29

 次期開発では燃料デブリ取り出しの一連の作業を模擬したモックアップ検証へ進むことが求められる。
 これまでの検証試験で抽出された技術課題に対応するための改良に取り組むことが求められる。
実施項目
取り出し用アクセ アーム
ス装置（アーム・エ
ンクロージャ等）の エンクロージャ開発

令和４年度の実施範囲のまとめ

達成状況

取り出し用アームを完成させた。

達成

取り出し用エンクロージャが完成し、各種の改良により双腕マ
ニピュレータの作業性を改善した。

達成

アーム前半部と先端ツール 各先端ツールの単体性能が発揮できることを確認し、インターの組合せ試験
フェース上の改善点を抽出した。

達成

アーム全体の組合わせ試
験

取り出し用アームの模擬X-6ペネ通過試験の準備を実施した。 達成の見通し

模擬X-6ペネ通過試験を2023年6月までに完了予定

X-6ペネに対してエンクロージャ内のアーム用レールのアライ
メントが要求精度(±2mm)でドッキングできることを確認した。

達成

ダブルドア機構の異常検知が敏感過ぎるので次期開発では改善の余地あり

ダブルドア機構による汚染面露出防止のシステムを確立した。

達成

エンクロージャとX-6ペネ接 エンクロージャを切り離す際に、モータ故障が生じた場合でも取り出し用装置、続構造の組合せ試験
マニピュレータと非常駆動ツールで対応できることを確認した。
システム全体の組
合せ試験
万一の遠隔輸送台車の故障を想定したレスキュー作業、メン
テナンス作業、および通常運転作業について国内作業員のト
レーニングを行い、それぞれ現実的な時間で実施できるレベ
ルに習熟した。
双腕マニピュレータのケー
ブル遠隔着脱機構の確認
試験

備考

達成

次期開発では実マニピュレータ
での検証要

達成

ケーブル遠隔脱着機構を開発し539本のコネクタおよび２つのガスラインを一括で脱着可能となり、エンクロージャ内のマニ
ピュレータのメンテナンス性を向上した。

達成

エンクロージャと遠隔輸送
エンクロージャからの燃料デブリ搬出作業の検証を行い、走行
台車と燃料デブリ収納容器
性、ドッキング性能が設計要求通りであることを確認した。
（PADIRAC）の組合せ試験

達成

次期開発では実マニピュレータ
を結線してメンテナンス作業そのものの検証に進むことが重要©International Research Institute for Nuclear Decommissioning