IRID自主研究
原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発（堆積物対策を前提とした内部詳細調査技術の現場実証）
2021年度実施分成果

2022年8月
技術研究組合 国際廃炉研究開発機構（IRID）
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1

目次(1/2)
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
1.3 現場実証の概要
２. 実施項目と目標
３．実施スケジュールと実施体制
４．実施内容（実施事項・成果)
4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画(1) ROV投入ルートの検討(2) 切断計画の検討(3) 切断計画©International Research Institute for Nuclear Decommissioning2

目次(2/2)4.1.2 アクセスルート構築の現場実証(1) 干渉物対策(ⅰ) 干渉物詳細調査の実施(ⅱ) 鉛毛マット除去・グレーチング切断(ⅲ) ハーフＩ型鋼・手摺中桟切断(ⅳ) 電線管切断(2) ガイドパイプ設置
4.2 PCV内部詳細調査の現場実証
4.2.1 PCV 内部詳細調査の詳細計画(1) 干渉物の影響検討(2) 福島県沖地震によるPCV 内水位低下の影響検討
4.2.2 PCV 内部詳細調査の現場実証
4.3 目標に照らした達成度
５． まとめ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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１. 研究の背景・目的
1.1 本研究が必要な理由（1/2） -背景と本事業の目的【背景】

燃料デブリの取出し方法の確定等に向けて，原子炉格納容器（PCV） 内のペデスタル内外における燃料デブリの分布・形態，PCV 内の構造物等の状況をより高い確度で把握するためにアクセス・調査装置の大型化とそれらに適用する調査技術の高度化が必要【本事業の目的】
1号機は多量の堆積物が存在し，制御棒駆動機構（CRD）ハウジングや炉内機器の脱落が想定されるため(図1.1-1参照)，燃料デブリ取出し時(又は前)に堆積物回収と落下物撤去が必要となることから，これまでの内部調査よりも大きな直径（350mm 程度）の開口部を設けてPCV内部に入り，堆積物の分布や堆積物内部の燃料デブリの分布，炉内構造物の状況等，PCV内部の把握を目的とする
CRDハウジング等の脱落
炉内機器などの落下堆積物

燃料デブリ
MCCI反応物
図1.1-1 推定される1号機のPCV内部状況

MCCI：溶融炉心・コンクリート相互作用©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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１. 研究の背景・目的
1.1 本研究が必要な理由（2/2） -１号機PCV内部詳細調査の概要-

１号機PCV内部詳細調査の現場実証においては，X-２ペネトレーションからPCV内地下階に遠隔操作ビークル（ROV）を投入し，ペデスタル外の広範囲とペデスタル内の調査を行い，堆積物回収手段・設備の検討と堆積物回収，落下物解体・撤去などの工事計画に係る情報などの情報収集を目指すA

ペデスタル外～作業員アクセス口（図中のA)
ペデスタル内（図中のB)

BA

取得したい情報

調査方法

・堆積物回収手段・設備の検討に係る情報（堆積物の量，由来など）
・堆積物回収，落下物解体･撤去などの計画に係る情報（堆積物下の状況，燃料デブリ広がりなど）

・計測※
・堆積物サンプリング
・目視

・堆積物回収、落下物解体･撤去などの計画に係る情報（ペデスタル内部の作業スペースとCRDハウジングの ・目視脱落状況に係る情報）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning※：堆積物表面の３次元マッピング、堆積物の厚さ測定、堆積物内・下の燃料デブリ検知

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１. 研究の背景・目的
1.2 本研究の成果の反映先と寄与
平成28～29年度

原子炉格納容器内部調査技術の開発

平成29～30年度 原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発
平成30～令和元年度 原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発（堆積物対策を前提とした内部詳細調査技術の現場実証）
調査計画・開発計画の策定

アクセス・調査装置及び調査技術の現場実証の一部

令和2年度 原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発（堆積物対策を前提とした内部詳細調査技術の現場実証」における「アクセスルート構築の現場実証」の一部および「PCV内部詳細調査の現場実証」の一部）
本事業

令和3～4年度 自主事業 原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発（堆積物対策を前提とした内部詳細調査技術の現場実証」

燃料デブリ取出しの工法・装置等の詳細設計に係る各研究（燃料デブリ取出し，耐震，補修，臨界管理など）

燃料デブリの段階的に規模を拡大した取り出
し技術に係る研究「燃料デブリ取出し工法確定」，「燃料デブリ取出し装置の詳細設計」に向けた情報など

段階的に規模を拡大した取り出し計画に必要な情報など©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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１. 研究の背景・目的
1.3 現場実証の概要（1/2）

「PCV内部詳細技術の開発」で開発したアクセスルート構築に係る装置類、PCV内部詳細調査に係る調査技術とアクセス・調査装置のプロトタイプ機を用いて現場実証を行う
P/A室：パーソナルエアロック室

アクセスルート構築

～令和
元年度

令和２年度
詳細調査

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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１. 研究の背景・目的
1.3 現場実証の概要（2/2）

PJ：プロジェクト

上記は当初計画であるが、現場の状況を反映し、調査順序は変更する予定©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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２. 実施項目と目標

アクセスルート
構築の詳細計画

アクセスルート
構築の現場実証

PCV内部詳細
調査の詳細計画
PCV内部詳細調査の現場実証実施項目
目標達成指標（令和3年度）
ROV投入ルートの検討
切断計画の立案
切断計画の検討（目標達成指標の対象外）
切断計画
干渉物詳細調査 干渉物詳細調査完了（終了時目標TRL：レベル6）の実施
干渉物 鉛毛マット除去・グ対策
レーチング切断
切断完了
ハーフＩ型鋼・手摺（終了時目標TRL：レベル6）
中桟切断
電線管切断
ガイドパイプ設置完了
ガイドパイプ設置（終了時目標TRL：レベル6）
干渉物の影響検討
切断計画の立案
福島県沖地震によるPCV（目標達成指標の対象外）
内水位低下の影響検討
ガイドリング取付（ROV-A)

TRL：技術成熟度

ガイドリング取付完了（終了時目標TRL：レベル6）

説明
4.1.1(1)4.1.1(2)4.1.1(3)4.1.2(1)(ⅰ)
4.1.2(1)(ⅱ)
4.1.2(1)(ⅲ)
4.1.2(1)(ⅳ)
4.1.2(2)4.2.1(1)4.2.1(2)4.2.2©International Research Institute for Nuclear Decommissioning9

３. 実施スケジュールと実施体制
3.1 実施スケジュール
項目

マスタースケジュール(1) アクセスル-ト構築

令和３年度（２０２１年度）
45

6789101112▽自主事業として事業開始

令和４年度（２０２２年度）～
1

2

345

▽中間報告

67891011

備考

▽最終報告

調査計画・開発計画の策定
計画の見直し調査計画・開発計画の策定(2)

ROVによるPCV内部 調査計画・開発計画の策定
詳細調査

計画の見直し干渉物の対策ガイドパイプ設置(1) アクセスルート構築

アクセス・調査装置及び調査技術の現場実
証

作業訓練
ROV準備
ROVによるPCV内部詳細調査(2)

ROVによるPCV内部詳細調査

報告書まとめ上記は当初計画であり、調査状況等により、適宜スケジュールは見直す予定©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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３. 実施スケジュールと実施体制
3.2 実施体制
技術研究組合 国際廃炉研究開発機構（本部）
連携する開発プロジェクトチーム○ 全体計画の策定と技術統括○ 技術開発の進捗などの技術管理のとりまとめ
日立GEニュークリア・エナジー株式会社「堆積物対策を前提とした内部詳細調査技術の現場実証」
における「アクセスルート構築の現場実証」の一部および「PCV内部詳細調査の現場実証」の一部

原子炉格納容器内部詳細調査技術の開発
連携（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）

燃料デブリ・炉内構造物の取り出しに向けた技術の開発
燃料デブリ・炉内構造物の取り出しに向けた技
術のサンプリング技術の開発
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
燃料デブリ収納・移送・保管技術の開発
燃料デブリの性状把握のための分析・推定技
術の開発
原子炉圧力容器内部調査技術の開発
固体廃棄物の処理・処分に関する研究開発©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

11４．実施内容
4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画(1) ROV投入ルートの検討(2) 切断計画の検討(3) 切断計画
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証(1) 干渉物対策(ⅰ) 干渉物詳細調査の実施(ⅱ) 鉛毛マット除去・グレーチング切断(ⅲ) ハーフＩ型鋼・手摺中桟切断(ⅳ) 電線管切断(2) ガイドパイプ設置
4.2 PCV内部詳細調査の現場実証
4.2.1 PCV 内部詳細調査の詳細計画(1) 干渉物の影響検討(2) 福島県沖地震によるPCV 内水位低下の影響検討
4.2.2 PCV 内部詳細調査の現場実証©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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4.1アクセスルート構築の現場実証4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (1) ROV投入ルートの検討(1/2)

 電線管E-1又はA-1が切れるとROV用ケーブルが挟まれるリスクがあるが，干渉物調査の結果をもとに，案1，案2-1及び案3をROV投入ルートの候補として選定
 原子炉再循環系（PLR）計装配管に切断の影響を与えない，電線管A-1を切り落とさない（減肉と部分的な切断は許容），鉛毛マット・グレーチング切断時に電線管E-1が切れなかった場合は切断しないという考え方に基づき，ROV投入ルートの絞り込みを実施
案1

案2-1

案3

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

13

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (1) ROV投入ルートの検討(2/2)
案1又は案2-1の場合
 切断によるPLR計装配管への影響を回避できること確認 鉛毛マット等切断時にAWJ吐出水が電線管E1に当たり，切れると推定

案3の場合
 ハーフI型鋼切断時にAWJ吐出水がPLR計装配管を通過する可能性があることを確認
 吐出圧80MPaで影響を軽減（軽微な減肉）可能

鉛毛マット・グレーチング切断時ノズルから電線管E-1までの距離は約1.1mで，AWJ吐出水の通過により一部が切れ，切り落とされると推定

ハーフI型鋼切断時ノズルの旋回精度(3σ)を考慮するとAWJ
吐出水はPLR計装配管を通過

電線管E-1の外観

 切断時のPLR計装配管への影響回避を優先し，ROV投入ルートを案1と案2-1に絞った
AWJ：アブレイシブウォータージェット©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (2) 切断計画の検討(1/2)(ⅰ)電線管E-1の状況確認

屈曲カメラ

 鉛毛マット・グレーチング切断，ハーフI型鋼切断の後に電線管E-1の状況を確認
 フレキ側が切れて垂れ下がっていることを確認
PLR計装配管

ペデスタル側管βハーフI型鋼
電線管E-1フレキ管
電線管A-1
電線管B
管D
電線管C
電線管F

ハーフI型鋼
切断線
切断線
鉛毛マット

グレーチング
電線管E-1フレキ側

エアロック内扉側（切れて垂れ下がった状態）

電線管E-1管材側©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (2) 切断計画の検討(2/2)(ⅱ) 電線管C切断試験

 452mm離れた位置からのノズル寿命内での切断は困難，183mm，223mmはともに可能であった
 万が一，電線管E-1が残り，電線管切断時にAWJヘッドと干渉した場合は切断することにした(a) 現実的な想定(ｂ) 鉛毛マット等切断で電線管E-1が切れなかった
場合を想定
1往復で切断可能
2往復でも切断不可

AWJヘッドが電線管Bと干渉した場合

183mm 223mm

電線管C452mm

電線管C

183mm452mm©International Research Institute for Nuclear Decommissioning164.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (3）切断計画（1/4)(ⅰ) 鉛毛マット・グレーチング切断
 新たに準備した鉛毛マット・グレーチング切断用AWJ装置を採用
 往路切断後に切断状況を確認し，切れ残っていた場合に復路切断を実施
 往路切断は2分割，復路切断は分割なしとし，WJ洗浄，往路切断，復路切断の順に実施。各ステップ後にPCV内ダストを確認し，次のステップの可否を判断
往路切断

復路切断

手摺

旋回ヘッド
ノズル
R200mmカメラ

模擬鉛毛マット
グレーチング
図4.1.1(3)(ⅰ)-1 鉛毛マット・グレーチング切断用AWJ装置
WJ：ウォータージェット

図4.1.1(3)(ⅰ)-2 切断計画図©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

17

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (3）切断計画（2/4)(ⅱ) ハーフI型鋼切断
 AWJ吐出水とPLR計装配管との距離を離すため，新たに準備したノズル角度変更型AWJ装置を採用
 切断径が小さいため，電線管切断時に長尺AWJ装置のヘッドがハーフI型鋼と干渉しないように切断位置を変えて広めに切断
 各切断後に切断状況とPCV内ダストを確認し，次の切断可否を判断

0°切断

カメラ

0°
図4.1.1(3)(ⅱ)-1 ノズル角度変更型AWJ装置-1.5°切断-1.5°
図4.1.1(3)(ⅱ)-2 ハーフI型鋼切断計画©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

18

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (3）切断計画（3/4)(ⅲ) 手摺中桟切断
 工程短縮を考慮し，ハーフI型鋼切断後のAWJ装置引抜き段階で手摺中桟の切断を実施
 横向き切断時にはPCV内ダストが上昇する傾向があるため，切断範囲の確認を兼ねて，WJでPCV内を洗浄し，PCV内ダストを確認後，切断可否を判断
Step1:引抜き・90°旋回①引抜き②90°旋回
Step2:屈曲作業時の監視値は（ ）内のノズル旋回角度③屈曲

Step3:テレスコ伸長④テレスコ伸長作業時の監視値は（ ）内のノズル旋回角度

図4.1.1(3)(ⅲ)-1 手摺中桟切断のAWJヘッド設定方法

図4.1.1(3)(ⅲ)-2 手摺中桟切断計画図©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

19

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.1 アクセスルート構築の詳細計画 (3）切断計画（4/4)(ⅳ) 電線管切断
 長尺タイプのAWJ装置を適用
 電線管E-1の状況確認と電線管C切断試験の結果，電線管A-1切り落とすことで発生するROV用ケー
ブルの引掛りリスク回避を考慮し，管D，電線管E-1（干渉した場合），電線管F及び電線管Cを切断
管D切断

電線管E-1切断

管D
電線管F

電線管F切断電線管C切断電線管E-１

電線管C
図4.1.1(3)(ⅴ)-1 電線管切断計画©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

20

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (1) 干渉物対策(1/5)

電線管E-2電線管E-1

電線管A-1

電線管A-2電線管A-1，A-2©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

東京電力ホールディングス ホームページ資料より引用 https://www.tepco.co.jp/decommission/
information/committee/ roadmap_progress/pdf/2021/d210427_09-j.pdf

21

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (1) 干渉物対策(2/5)(ⅱ) 鉛毛マット除去・グレーチング切断
計画通り，鉛毛マット除去・グレーチングの洗浄及び切断が完了した

図4.1.2(1)(ⅱ)-1 鉛毛マット・グレーチング切断時の状態
86.5°(始端）0°ｰ108°(終端)
切断範囲

低圧水

低圧水

図4.1.2(1)(ⅱ)-2 鉛毛マット・グレーチング切断範囲の設定

図4.1.2(1)(ⅱ)-3 切断後の状態©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

22

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (1) 干渉物対策(3/5)(ⅲ) ハーフＩ型鋼切断
 0°切断（1回目）が縦リブに近すぎて切断できなかった
ため，位置を5mmずらして再切断（2回目）を実施
 概ね計画通りの位置の切断が完了した

図4.1.2(1)(ⅲ)-1 ハーフI型鋼切断時の状態
0°切断の切断線
1回目
2回目
ノズル
ハーフI型鋼切断部-1.5°切断の切断線
内部カメラ映像

図4.1.2(1)(ⅲ)-2 ハーフI型鋼切断時のヘッドの状態

図4.1.2(1)(ⅲ)-3 切断後の状態©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

23

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (1) 干渉物対策(4/5)(ⅳ) 手摺中桟切断
 計画通りの位置の切断が完了した
 北側切断時に運用値(1.7×10-2Bq/cm3)を超える
PCV内ダスト上昇が発生したが，実績最大より低
く，外部への影響なし
北側切断

南側切断

洗浄・切断時図4.1.2(1)(ⅳ)-1 手摺中桟切断時の状態

洗浄・切断時運用値

切断後切断後図4.1.2(1)(ⅳ)-1 手摺中桟洗浄・切断時及び切断後の状況

図4.1.2(1)(ⅳ)-3 切断後の状態©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

24

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (1) 干渉物対策(5/5)(ⅴ) 電線管切断
 計画通り，管D，電線管F及び電線管Cの切断が完了した 最大約60分間の連続切断を行ったが，PCV内ダストは低いレベルを推移した

ROV投入位置

図4.1.2(1)(ⅴ)-1 電線管切断時の装置の状態

図4.1.2(1)(ⅴ)-2 電線管切断後の状態©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

25

4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (2) ガイドパイプ設置（1/2）
 計画通り，3本のガイドパイプを設置した
350Aガイドパイプ取付
200Aガイドパイプ取付
チェーンブロック

支持治具

支持治具

ガイドパイプ押込治具

チェーンブロック 支持治具

ガイドパイプ押込治具

チェーンブロック

ガイドパイプ押込治具
350Aガイドパイプ

250Aガイドパイプ取付

内扉
250Aガイドパイプ

内扉

200Aガイドパイプ

図4.1.2(2)-1 ガイドパイプ取付時，取付後の状態©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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4.1アクセスルート構築の現場実証
4.1.2 アクセスルート構築の現場実証 (2) ガイドパイプ設置（2/2）

図4.1.2(2)-2 完成後外観©International Research Institute for Nuclear Decommissioning4.2 PCV内部詳細調査の現場実証
4.2.1 PCV 内部詳細調査の詳細計画 (1) 干渉物の影響検討

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ROVケーブルの電線管E-1への引掛りはROVケーブルの可とう性に依らず、①切断端部と水面との距離X、②ROV吊芯と電線管E-1間の寸法で決まることが分かった。
ROV吊芯と電線管E-1間の寸法80mmが厳しい評価となり、①切断端部と水面の位置は、端部が水面より上にある場合は水面から200mm以上離れていれば、水中にある場合は300mm以上沈んでいれば、ケーブル引掛りは発生しないと考えられる。なお、鋼管部へのケーブルの挟まりについては、AWJ切断時に鋼管の高さ位置は常にフレキ管よりも上(もしくは同じ)にある(垂れ下がらない)ことから、上記の条件を満足していれば、ROVケーブルは鋼管に挟まらない。よって、南回りルートについては挟まりのリスクはないと考える。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning4.2 PCV内部詳細調査の現場実証
4.2.1 PCV 内部詳細調査の詳細計画(2) 福島県沖地震（2021.2.13）によるPCV 内水位低下の影響検討

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1号機PCV内部の水位低下によって想定される懸念事項について追加モックアップ試験を実施した。得られた低水位におけるROV遊泳・調査の制約条件・運用条件から、実機調査の運用を以下に整理する。
【ROV遊泳に関する運用方針】■干渉物がない限り、通常遊泳・調査を行う。
■上下方向に回避すべき干渉物があった場合の対応は以下とする。
1）1次評価として明らかに回避可能であるかカメラ映像を確認し、回避可否または寸法測定要否を判断(※1)する。
2）回避ルートを下側と想定して干渉物と底面の寸法確認を実施し、回避可否判断を行う。
3）回避ルートが上側しかない場合、干渉物と水面の寸法確認を実施し、回避可否判断を行う。
4）上側の回避が困難な場合、回避に必要な水位上昇量を算出(測定誤差考慮)し、東電殿と以降の対応(※2)について協議する。
※1：1次評価の回避判断は日立設計/ROVオペレータ他関係者の意見を総合して東電殿と協議の上決定する。
※2：以降の対応：水位上昇までのROV待機場所、工程(作業員被ばく考慮)について調整が必要となる。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

29

4.2 PCV内部詳細調査の現場実証
4.2.2 PCV 内部詳細調査の現場実証
南回りのジェットデフ4か所について、ガイドリングの取り付け作業を無事完了した。

ジェットデフH

ジェットデフG

ジェットデフF

ジェットデフE©International Research Institute for Nuclear Decommissioning30

4.3 目標に照らした達成度

アクセスルート構築の詳細計画

アクセスルート構築の現場実証

PCV内部詳細調査の詳細計画
PCV内部詳細調査の現場実証

実施項目
目標達成指標（令和3年度）
ROV投入ルートの検討
切断計画の立案
切断計画の検討（目標達成指標の対象外）
切断計画
干渉物詳細調査 干渉物詳細調査完了（終了時目標TRL：レベル6）の実施
干渉物 鉛毛マット除去・グ対策
レーチング切断
切断完了
ハーフＩ型鋼・手摺（終了時目標TRL：レベル6）
中桟切断
電線管切断
ガイドパイプ設置完了
ガイドパイプ設置（終了時目標TRL：レベル6）
干渉物の影響検討
切断計画の立案
福島県沖地震によるPCV（目標達成指標の対象外）
内水位低下の影響検討
ガイドリング取付（ROV-A)

ガイドリング取付完了（終了時目標TRL：レベル6）

達成度
達成
達成
達成
達成
達成
達成
達成
達成
達成
達成
達成

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

31

５. まとめ アクセスルート構築の詳細計画の見直し，干渉物対策とガイドパイプ設置を行い，アクセスルート構築の現場実証が完了した
 PCV内部詳細調査の詳細計画を具体化し、ガイドリング取付けを完了した。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning