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２年度実施分報告（報告資料）
2021年8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

目次

No.1
1. 研究の背景・目的ページ
1.1 本研究が必要な理由
2
1.2 本研究の成果の反映先と寄与
3
2. 目標
4-5
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
6-7
3.2 実施項目間、他研究との関連性
8-9
4. 実施スケジュール
10-11
5. 実施内容
12
5.1 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
125.2 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
15
5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム･エンクロージャ等)の要素技術開発・設計
31
5.4 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の開発
41
5.5 研究管理の運営
42
6. まとめと今後の対応
43©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
R1年度開始事業
R2年度開始事業◼ 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、令和2年度は主として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◼ 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、本研究にて実施した。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

R1年度開始事業

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

R2年度開始事業

No.3

PCV*1内部詳細調査技術の開発PJ

２号機A2’, A2’’調査（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）(原子炉格納容器内部調査技術の開発)

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
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

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

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・ 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

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

廃棄物の全体計画への反映（東電HD実施予定）

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 （1/2）

R1年度開始事業

令和元年度に開始した実施項目
No.

事業内容

5.1

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

令和２年度末時の目標技術成熟度（TRL)
5.1.1および5.1.2
PCV内部調査結果や現場現状等を踏まえて、PCV内の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、取り出し計画を策定し、必要に応じて更新されること。
（情報整理のため技術成熟度（TRL）目標設定の対象外とする）① 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）
想定されるエンクロージャ内でのデブリ取扱作業の要領を具体化し、マニピュレータによって所
定のスペース内での作業性が確認されていること（※1）。また作業に必要な治工具が具体化されていること。（終了時目標TRL：レベル5）② 取り出し用アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造等)
令和元年度に実施した基本設計に基づき、試作機を製作し、工場内検証試験が完了していること（※1）。（終了時目標TRL：レベル4～5）
X-53ペネよりアームをPCV内で洗浄する技術、それを設置する工法およびPCV内でのアームの動きを俯瞰する監視カメラの設置の概念を検討し、成立性が得られること。
（終了目標TRL：レベル2）

5.2

燃料デブリの段階的 5.2.1 段階的に規模を拡③ 燃料デブリ切削・回収装置に規模を拡大した取
大した取り出しのた
り出しのための装置、
めの装置、システム 令和元年度に試作した小石・砂状燃料デブリ回収用、粉状燃料デブリ切削・回収用、円柱状燃料デブリ切削・回収用の各燃料デブリ回収装置について、工場内検証を踏まえて、必要に応じシステムの開発の開発
改良し、検証が行われていること。燃料デブリ回収要領が具体化されていること。
（終了時目標TRL：レベル4～5）※1: 令和3年度上期に実施④ 中性子モニタシステム
令和元年度に実施した基本設計に基づき、中性子モニタが試作され、工場内検証試験が完了していること（※1）。
（終了時目標TRL：レベル4～5）⑤ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車
令和元年度に実施した基本設計に基づき、デブリの構内輸送容器を搬送・接続・離脱できる台車システムの製作に向けた詳細設計が完了していること。
（終了時目標TRL：レベル4）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

No.5

2. 目標 （2/2）

R2年度開始事業

令和２年度より開始した実施項目
No.

事業内容

令和２年度末時の目標技術成熟度（TRL)
5.3.1 取り出し用アームに搭載する要素技術
水平オフセット機構、テレスコ及びワンドまで詳細・製作設計が完了していること。
※ 令和３年度末時の目標技術成熟度
水平オフセット機構、テレスコ及びワンドまで試作し、組合せ試験を行い単体性能が確認されていること。
（終了時目標TRL：レベル5）

5.3

燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロー
ジャ等)の要素技術
開発・設計

5.3.2 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術
ダブルドアシステムについて、信頼性確認の要素試験が完了し、試作機製作に向けた詳細設計を実施していること。
※ 令和３年度末時の目標技術成熟度
ダブルドアシステムを試作し、単体性能試験が確認されていること。
(終了時目標TRL：レベル5)
5.3.3 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の全体設計
先行事業（令和元年度開始事業）の基本設計結果及びＰＣＶ内部詳細調査ＰＪで製作、工場内検証されたアクセス装置の成果を取り込み、取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等)の全体設計を行い、装置全体での成立性が確認されること。
（終了時目標TRL：レベル4）
5.4.1 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車
先行事業（令和元年度開始事業）で実施した詳細設計に基づき、試作機を製作していること。

5.4

燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の ※ 令和３年度末時の目標技術成熟度
開発
試作機を製作し、工場内検証試験が完了していること。
(終了時目標TRL：レベル5)©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(1/2)

R1年度開始事業

令和元年度に開始した実施項目
No.

5.1

5.2

実施項目
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

令和２年度の実施範囲

ページ

5.1.1 段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新

PCV内部詳細調査PJの開発状況を見ながら、燃料デブリ取り出しのための装置、システムの開発計画を更新する。

No.13

5.1.2 安全・システムの観点からの全体
シナリオの策定、更新

PCV内部詳細調査PJでのアーム・エンクロージャの開発状況
及び取り出し用システムの検討結果を踏まえて、燃料デブリ
取り出し計画を更新する。

No.14① 取り出し用アクセス装置• エンクロージャ内のマニピュレータ作業の検証

No.15② 取り出し用アク
セスルート構築装置• 試作機の製作• 試作機の工場検証試験• X-53ペネトレーション活用の概念検討

No.16-19③ 燃料デブリ切
削・回収装置• 試作機の改良• 燃料デブリ切削・回収手順の具体化

No.20-23④ 中性子モニタシステム• 試作機の製作

No.24-25⑤ 燃料デブリ収
納容器の遠隔
輸送台車• 製作に向けての詳細設計

No.26-29

5.2.1 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

紫文字：調査黒文字：机上検討

青文字：試験

赤文字：モノづくり©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
3.1 本研究の実施項目(2/2)

R2年度開始事業

令和２年度より開始した実施項目
No.

実施項目
5.3.1 取り出し用アームに搭載する要素
技術

5.3

燃料デブリ取り出
し用アクセス装置(アーム・エンク
ロージャ等)の要
素技術開発・設計

5.3.2 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術

5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム･エ
ンクロージャ等)の全体設計
5.4

燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の開発

5.4.1 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車

令和２年度の実施範囲

ページ• 水平オフセット機構、テレスコ、ワンド等のアーム先端部の試作機の製作着手

No.31• ダブルドアシステムの駆動機構部を模擬した試験装置を製作し、要素試験(信頼性試験)を行い、設計の妥当性を評価する。
No.32-34• 試作機の製作に着手• 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ）の全体設計を行い、装置全体の成立性を確認する。
No.35-39• 試作機の製作

No.41

黒文字：机上検討

青文字：試験

赤文字：モノづくり©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

R1年度開始事業

3.2 実施項目間、他研究との関係性（1/2）
PCV内部詳細調査技術
の開発ＰＪ

No.8

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)＋燃料デブリの収納・移送・保管管理技術の開発PJ

段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新（5.1.1）
安全・システムの観点からの全体シナリオの策定、更新（5.1.2）

燃料デブリ取り出
し用アクセス装置(アーム・エンク
ロージャ等)の要
素技術開発・設計（5.3）

R2年度開始事業

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（5.2）

燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の開発（5.4）① 取り出し用アクセス装置② 取り出し用アクセスルート構築装置③ 燃料デブリ切削・回収装置

Ｎｏ.

連携先

連携内容

連携時期

燃料デブリの性状把握の・試験的燃料デブリ取り出しに関する構外輸送の取扱い
1 ための分析・推定技術の
の調整
開発ＰＪ

令和2年/6月～

・アクセスルート構築のため開発中の隔離部屋を取り出し用設備設置時に流用する課題について協議。
・アーム型アクセス装置の開発状況を共有（＊）

令和2年（＊は随時実施）

2

PCV内部詳細調査技術
の開発ＰＪ

適宜実施

・燃料デブリ・炉内構造物 ・２号機ＰＣＶ内で撮影された燃料デブリ外観写真を用いの取り出し規模の更な て燃料デブリ回収箇所のニーズ調査を実施
平成30年度に実施
る拡大に向けた技術の（令和2年度は必要に3 開発ＰＪ（臨界管理を含む） ・燃料デブリ取り出しの実施段階から分析結果取得までの 応じて実施することとし間に得られる情報と、その活用先・活用方法・活用時期 ていたが、新たなニー・燃料デブリの収納・移ズはなかった）送・保管技術の開発PJ の具体的イメージを深掘りするためのニーズ再調査を実
施
・東電ＨＤ④ 中性子モニタシステム
・段階的に規模を拡大したデブリ取り出しシステムの基本設計結果の共有⑤ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車

ＰＣＶ内部詳細調査技術の開発ＰＪ
燃料デブリ性状把握のための分析・推定技術の開発ＰＪ

4

東電ＨＤ

・燃料デブリ輸送先である受入/払出セルのインターフェー 令和2年/4月～
スを調整
月例会議や個別打・原子炉建屋出口付近での燃料デブリ搬出エリアを調整

合せを適宜実施・段階的に規模を拡大した取り出しで活用したい燃料デブリ取り出し技術を聴取©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

R1年度開始事業

3.2 実施項目間、他研究との関係性（2/2）

R2年度開始事業

No.9■ ＰＣＶ内の燃料デブリ取り出し作業フロー及び関連PJとの主要な取合い
P
C
V
内
燃
料
デ
ブ
リ
取
り
出
し
作
業
フ
ロ
ー

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
アクセスルート構築装置

受入/払出セル関連装置

中性子モニタエンクロージャ構外輸送

既存分析施設構内輸送容器

構内輸送容器
受入/ 払出セル

アーム型アクセス装置
燃料デブリ輸送容器の遠隔輸送台車

燃料デブリ回収装置

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【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【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】
・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

東電ＨＤ

燃料デブリ性状把握PJ【東電HD】
・構内輸送容器（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【ＰＣＶ内部詳細調査ＰＪ】
・ＰＣＶ内部状況の映像の設計反映
・Ｘ-6ペネ接続構造の開発情報の共有
・PCV内部調査用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【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 (1/2)

No.10
R1年度開始事業

令和元年度に開始した実施項目
大分類

小分類

5.1 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

2019年度

2020年度

備考(最新状況)

令和2年度以降はPCV内部詳細調査PJ にて検討する。

試験的燃料デブリ取り出しの技術開発計画の策定、更新

画、取り出し計8画の策定

2021年度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 4月 5月 6月 7月 8月 9月

5.1.1 燃料デブリ取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新
5.1.2 全体シナリオの策定と更新

5.2

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、
トレーニング・組合せ試験・改良

システムの開発
試験的燃料デブリ取り出しのた

令和2年度以降は PCV内部詳細調査PJ にて開発する。

追加分材料手配・製作・単体試験

めの燃料デブリ回収装置の開発
5.2.1 段階的に規模を拡大した取り出① 取り出し用アクセス装置

しのための装置、システムの開アーム基本設計

コロナ禍の影響により半年延長

エンクロージャ要素試験

発

アーム型アクセス装置の技術開発範囲の検討
エンクロージャ内マニピュレータ作業の検証② 取り出し用アクセスルート構築装置

要素試験・基本設計
X-6ペネ接続構造試作機製作・工場内検証

X-53ペネの活用検討③ 燃料デブリ切削・回収装置

試作機製作

デブリサンプル回収装置の装置改良・試験
試作機設計④ 中性子モニタシステム⑤ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車

主要なマイルストン

中性子モニタの試作機製作・工場内検証
要素試験・基本設計
詳細設計

年度報告会

年度報告会

最終報告会

次ページのスケジュールに続く：実績：令和元年度より開始した項目：平成29年度補正予算で実施©International Research Institute for Nuclear Decommissioning4. 実施スケジュール (2/2)

No.11
R2年度開始事業

令和2年度に開始した実施項目：実績：令和２年度より開始した項目

前ページのスケジュールから続き©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5. 実施内容

No.12
R1年度開始事業

5.1 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

5.1.1 段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新【今年度の成果 1/2】
✓ 段階的に規模を拡大したデブリ取り出しのための設備について下記の通り開発対象を具体化し、開発の② アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造)
計画を更新した。
X-6ペネ①-2’ダブルドア機構③ 燃料デブリ切削・回収装置© Orano①-2 エンクロージャ① - 1 アーム型アクセス装置④ 中性子モニタ(臨界近接監視用)

PCV①-１’水平オフセット機構を加えたテレスコアーム

予測監視用

常時監視用

⑤ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.135.1 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

R1年度開始事業

5.1.1 段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新【今年度の成果 2/2】
✓ 段階的デブリ取り出しの規模拡大に向けて、これまでの技術開発計画を見直した。
➢ アーム型アクセス装置⇒メンテナンス性に配慮した設計とする。
➢ エンクロージャ⇒放射性物質の蓄積によるバックグラウンド線量の上昇を抑えるために、
Dexter*マニピュレータを用いて遠隔操作による吸引除染などの作業性を検証する。また
Dexter*マニピュレータの故障を想定して、遠隔による交換システムを設計する。
➢ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車⇒燃料デブリ収納容器の吊り降ろしにおいてクレーン誤操作による台車への衝撃荷重に配慮した構造を検討する。
✓ PCV内部詳細調査用アームの検証試験結果から、現時点で取り出し用アームの設計に対する見直し事項はないことを確認した。

遠隔輸送台車の構造見直し
旧：燃料デブリ収納容器をクレーンでヘキサポッド上に着座させる構造

新：燃料デブリ収納容器をクレーンでシャーシ上に着座させる構造（ヘキサポッドが下降して収納容器を把持する）＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.145.1 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

R1年度開始事業

5.1.2 安全・システムの観点からの全体シナリオの策定、更新【今年度の成果】✓ 小石・砂状デブリや、円柱状デブリなどの燃料デブリの取出しから分析までの遠隔取扱シナリオを具体化し、関係者とインターフェースの調整を行った。
粉状デブリの回収シナリオ

エンクロージャ内の遠隔取扱

受入/払出セル内の遠隔取扱✓ 燃料デブリ取り出しの規模拡大に向けて、作業フローを具体化し、アームの動作回数増加に伴う信頼性・メンテナンス性確保などの課題を抽出した。
【今後の計画】✓ 引き続き適切なタイミングで開発計画や全体シナリオを更新していく。PCV内部詳細調査用アームの検証試験を適宜反映して、Dexter*マニピュレータによる作業検証で得られた課題を取り込んでいく。
＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.15
R1年度開始事業

1) 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）【今年度の成果】
段階的取り出し用ＰＪの検証作業項目（Dexter*1による作業）〇 Dexter*1作業検証• エンクロージャ内マニピュレータ作業の検証のため、Dexter*1
を用いた検証試験計画を具体化。
• 検証試験用Dexter*1は、今年度内より順次検証試験を開始。
2021年上期に検証試験を完了予定。

D アームの清掃・除染①燃料デブリ切削・回収装置の交換②燃料デブリ切削・回収装置のメンテナンス③燃料デブリ切削・回収装置からのデブリ回収④燃料デブリ収納容器の取扱⑤エンクロージャ内の除染⑥燃料デブリ収納容器及び汚染物品のPadirac*2ポートからの搬出

段階的デブリ取り出しのエンクロージャの内部レイアウト
吸引除染用掃除機

水素計測装置

デブリの動線

燃料デブリ収納容器(Padirac*2)⑦Ｐａｄｉｒａｃ*2ポートドアの交換⑧中性子モニタの交換

制御盤

Dexter*1マスター

模擬エンクロージャ
Dexter*1スレーブ

PCV側

模擬アーム
作業トレイ

デブリ収納コンテナ

正面モニタ

漏斗
台座

背面モニタ

2.2ｍ

デブリ収納
コンテナ

模擬作業トレイ
スライドテーブル＊1)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名

制御エリア

検証試験用モックアップ（＠英国）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.16
R1年度開始事業

2) 取り出し用アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造試作）【今年度の成果 1/2】
✓ 令和元年度の基本設計をベースに、PCV内部詳細調査PJのモックアップ試験にて有効性が確認された方法を統合して、詳細設計を実施した。
令和元年度基本設計

令和２年度詳細設計・改良
項目

改良前

改良/実施後運転監視カメラフランジカメラ

X-6ペネへの軸 ガイドフランジ
調整方法
による軸調整フランジカメラによるガイドピン
視認

運転監視
カメラ

前方2基
後方1基

前方1基
後方1基

ケーブルマネー
ダクト方式
ジメント

ダクト方式＋ガ
ススプリング

非常時
開放機構

―

トルクチューブによる駆動軸の
引き出し

排水ライン

―

後方引き出しガイドフランジ

非常時開放機構
排水ライン©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.17
R1年度開始事業

2) 取り出し用アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造試作）【今年度の成果 2/2】
✓ X-6ペネ接続構造の組立を概ね完了し、動作確認及び電気・制御の調整中。
✓ 工場内検証試験装置の製作を完了。2021年上期に検証試験を完了予定。
ケーブルマネージメント機構
把持機構
非常時開放機構

遮蔽扉

工場内検証試験設備
把持機構
ダブルドア
(βドア部)

金属ベローズ
走行機構
リップ付き
シール

ここに設置して試験する

洗浄試験用 模擬アーム©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.18
R1年度開始事業

2) 取り出し用アクセスルート構築装置(X-53ペネ活用検討）【今年度の成果1/2】✓ X-53ペネの活用案と制約条件を設定し，これら活用案を満足する機器の選定を行った。
活用案

制約条件

PCV内でのアーム動作の俯瞰俯瞰的に監視する範囲はX-6ペネ出口からペデスタル開口部入り口まで

PCV内でのアームの洗浄

水の噴射圧 0.4MPa相当，流量 25ℓ/m相当，PCV内で放出可能な水量 1,000ℓ/h以下を目標©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.19
R1年度開始事業

2) 取り出し用アクセスルート構築装置(X-53ペネ活用検討）【今年度の成果2/2】✓ 選定した機器を組合わせたケーススタディを行い，成立性のある組み合わせを整理した。

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.20
R1年度開始事業

3) 燃料デブリ切削・回収装置(小石砂状燃料デブリ回収用(バケット型))【今年度の成果】✓ 令和元年度の試作から得られた課題より改良点を抽出し、装置の改良を実施した。
✓ 機能確認試験で改良が有効なことを確認した。
改良前

改良後

リボンケーブル162mm
Φ140mmスプリングケーブル

主モータ故障時のリカバリー用モータの追加
改良前

DLC*
コーティング

改良後

ガイドレール

干渉を回避

ガイドレールとケーブルの干渉回避策

砂付着量が減少

バケットのデブリ排出性の向上

デブリ回収試験*) Diamond-like Carbon©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.21
R1年度開始事業

3) 燃料デブリ切削・回収装置(小石砂状燃料デブリ回収用(フレキシブルグリッパ型))【今年度の成果】✓ 令和元年度の試作から得られた課題より改良点を抽出し、装置の改良を実施した。
✓ 機能確認試験で改良が有効なことを確認した。
✓ デブリに効果的に接近し、回収するための接近方法を具体化した。
改良前

改良前

改良後

六角形状、大型化

位置調整機構ツールチェンジャ
自重でズレが発生

電磁石

デブリ回収機構

デブリ回収機構および位置調整機構 接続試験

改良後ズレを防止できた

自重によるズレ防止策

デブリ回収試験©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.22
R1年度開始事業

3) 燃料デブリ切削・回収装置(粉状燃料デブリ切削・回収用)【今年度の成果】✓ 令和元年度の試作から得られた課題より改良点を抽出し、装置の改良を実施した。
✓ カメラ視野の向上、切削チャンバ内の流況改善が有効なことを確認した。
✓ 深さ4mmの切削で2～5g程度の切削粉を約10分（SUSなら2時間）で回収できることを確認した。
改良前
切削量1.8g
リンク機構

解析で有効性を確認

改良前

切削量5.3g

切削量4.2g

切削試験結果
模擬ワンド

改良後
改良後

旋回防止板
試験用架台
粉状デブリ回収装置

切削部の視認性を確保

カメラ視野の向上策

切削チャンバの改良

試験装置©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.23
R1年度開始事業

3) 燃料デブリ切削・回収装置(円柱状燃料デブリ切削・回収用)【今年度の成果】✓ 令和元年度の試作から得られた課題より改良点を抽出し、装置の改良を実施した。
✓ 切削試験を行い、約100mmのコア切削が可能なことを確認した。（アルミナ40分、鉄180分）✓ 低速・低荷重で切削を開始し、ドリル刃先が入ったら高速切削とすることで安定な切削方法を見出した。
改良前

改良後

モータ

試験用架台

改良前

円柱状デブリ回収装置

ガイドレールを
延長

シャフト
軸受け
軸受けを
1個追加

コア形状が楕円

アルミナコア

改良後
クランプ

切削対象

クランプを
袋ナットに変更

荷重計測器

コアビット

コア形状が円となり、芯ブレ抑制効果を確認

鋳鉄コア

ジャッキアップ装置

ガイドレール

コアビットの芯ブレ抑制対策

芯ブレ抑制対策の効果

回収したコア

試験装置©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.24
R1年度開始事業

4) 中性子モニタシステム【今年度の成果 1/2】
✓ 常時監視用と予測監視用の2種類のSiC半導体検出器を用いた中性子モニタの試作機仕様をまとめ、製作に着手した。
✓ 試作機の性能を把握するための工場検証試験内容を整理した。
✓ 2021年上期に試作機を製作し、検証試験を完了する予定。
予測監視用中性子モニタ（重さ14kg）

ワンド（アーム先端部）
40mm

パン＆チルト機構
ツールチェンジャ

215mm
246mm

常時監視用中性子モニタ（重さ1.4kg）

センサー

遮蔽

コリメータ

B-10 HDPE

センサー

減速材
減速材

65mm

20mm

減速材

30mm

センサー

128mm

センサー

ケース

120mm

鉛シールド

ケース

減速材
HDPE

予測監視型検出器ヘッド断面©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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
4) 中性子モニタシステム【今年度の成果2/2】✓ 中性子モニタ設計時に想定した条件(中性子束レベル、ガンマ線量等)が想定を逸脱した場合の対応を検討した。

項目

逸脱方向

No.25
R1年度開始事業

現場対応

低計測時間延長、判断基準切り下げ

高判断基準切り下げ

中性子束BG高

内部調査結果に基づきBGを推定し、計測値から差し引く

ガンマ線レベル

高計測値からガンマ線寄与分をBGとして差し引く

中性子束レベル✓ 想定外の状況が発生した場合でも、常時監視で加工中に2倍程度の中性子束上昇（逆増倍係数
1/m=0.5)が生じた場合に，加工を一旦中断することで，臨界を防止できることをシミュレーションにより示した。
加工時間を20分とし、20分後に臨界となる想定を置き、シミュレーションした結果、中性子束2倍を検知してから5分後に加工を停止しても、臨界到達までには4分程度の余裕は存在する。
シミュレーション用結果（初期keff=0.90）

切削停止により未臨界維持

常時監視用中性子モニタ

揺らぎやノイズを考慮して、5分間の推移を確認して加工中断

T=0s
切削開始

T=600s
亀裂が拡大し160mm角になる

中性子増倍率（keff）

逆増倍係数（1/ｍ）
240mm

160mm

中性子束2倍にT=600+300s(5分)
切削を停止

時間(s)

4分程度の余裕が残されている©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.26
R1年度開始事業

5) 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車【概要】
X-6ペネに設置されるエンクロージャの側面に遠隔操作でアクセスし、燃料デブリの構内輸送容器(Padirac* RD20)を搬送・接続・離脱できる台車システムを開発する。令和元年度に実施した基本設計に基づき、試作機に向けた詳細設計を実施した。

【今年度の成果1/4】✓ 遠隔輸送台車の詳細設計を実施し、現場での安全性を考慮した改良設計及びその妥当性を確認した。
また、以下の設計図面を作成（改訂）し、試作機の製作に向けた準備作業を完了した。
（1）機械設計図書①全体外形図②組立図（部品図）③部品リスト他（2）電気設計図書①単線結線図②展開接続図③IBD(Interlock Block Diagram)他＊)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.27
R1年度開始事業

5) 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車【今年度の成果 2/4】
②Padirac*把持システム①インターフェースドロア

ヘキサポッドヘキサポッド走行用カメラケーブル③電気ボックス＆換気用フィルタ
走行用カメラ

走行用カメラメカナムホイール

フローティングフランジ

燃料デブリ収納容器（Padirac*）✓ 安全性（被ばく低減等）や不具合リスクの深掘り、レスキュー対策を考慮した改良設計を実施した。
①Padirac*の遮へい扉の改良 ②Padirac*把持システムの接合方式の見直し、 ③電気ボックスの換気設計の具体化✓ 試作機の製作に必要な設計図面を作成し、詳細設計を完了した。試作機の部品手配に着手。
＊)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.28
R1年度開始事業

5) 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車【今年度の成果3/4】遠隔輸送台車の詳細設計
Padirac*1遮へい扉の関連部位の構造の見直し【見直し前】DPTE*2コンテナの通過面をサポートする補助遮へい材を設置した。燃料デブリ量の増加により、遮へい不足が懸念された。

【見直し後】DPTE*2コンテナの通過面をサポートする可動式の支持台を設置

デブリ収納後は、Padirac*1の遮へい扉を完全閉止する構造とした。

【設計見直し結果】＊1)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名
Padirac*1遮へい扉の関連部位の機能を見直すことにより、作業員の被ばくを低減化した。 ＊2)ホットセル開口部と勘合するダブルドアタ
イプの蓋©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.29
R1年度開始事業

5) 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車【今年度の成果4/4】遠隔輸送台車の詳細設計
電気制御関連の設計検討を進め、中央制御室側の設計仕様を具体化した。

中央制御装置配置概念図

側面カメラ左

監視員
前面 左

前面 右

後面カメラ左後面カメラ右操作員（ジョイステックにて運転操作）

側面カメラ右

走行中の遠隔輸送台車の操作画面（イメージ）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.2 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
5.2.1 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

No.30
R1年度開始事業

現場への適用性に関する考察
開発項目

現場適用への技術課題

対応策

1)

取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）

狭隘なエンクロージャ内でのデブリ・重量物の取扱作業性

マニピュレータ作業ステップの具体化、作業検証試験による改善点を抽出する。

2)

取り出し用アクセスルート構築装置(X-6ペネ接続構造試作）

・X-6ペネの傾き、フランジ面の状態
・X-6ペネ開放後のPCV内水蒸気の影響

先行PJで実施するX-6ペネ堆積物除去の状況を聴取して、改善点を抽出する。

取り出し用アクセスルート構築装置(X-53ペネ活用検討）

・X-53ペネ周辺の作業エリアの確保
・現地工事のタイミング、期間の確保

東電HDへ情報を提供する。現地サイドの要求
条件を定期的に確認する。

3)

燃料デブリ切削・回収装置

・アームによる押し付け方法、安定性・デブリへの接近・着地方法
・分析施設への提供方法

・アームとの組合試験にて改善点を抽出する。
・分析施設側へ情報を提供する。現場サイドの要求条件を定期的に確認する。

4)

中性子モニタシステム

・アームや燃料デブリ切削・回収装置から発生するノイズの影響

中性子モニタのケーブルを独立させるとともに、工場検証試験においてノイズ影響を検証する。

5)

燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車

・Padirac*の付け外し作業性・メンテナンス場所の確保

東電HDへ情報を提供する。現地サイドの要求
条件を確認する。

＊)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.1 取り出し用アームに搭載する要素技術

No.31
R2年度開始事業【今年度の成果】✓ PCV内部詳細調査用アームの設計をベースとして、以下の改良を施したアーム前半部を設計し、製作に着手した。
➢ 20kgのペイロードと1kNの押し付け力を備えたワンド、リスト➢ プラットフォーム上の開口通過性を向上した水平オフセットリンク✓ 先端ツールをデブリに押し付ける力を監視する方法として、水平オフセットリンク底面に備えたロードセルに依存しない方法を検討した。
押し付け力を計測する
ダミー先端ツール

水平オフセットリンク
20kgペイロード、1kN押し付け力に対応したワンド
20kgペイロード、1kN押し付け力に対応したツールパン＆チルト

テレスコアームの根元を支持するマウント部

製作に着手したアーム前半部
取り出し用アーム

PCV内部詳細調査用アーム©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.2 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術

No.32
R2年度開始事業【今年度の成果】✓ ダブルドアシステムの要素試験を実施し、耐久性を含めた気密性能、各ドアの動作信頼性を確認した。
また、非常時対応(モータの偶発故障)として、非常用駆動軸の必要トルクなどを取得した。
✓ 上記成果等を反映して試作機の詳細設計を完了した。2021年度に試作機の製作・工場内検証を行う。
ロック/アンロック
非常時駆動用軸
クランプ機構ドアマネージメント機構

隔離ドア

金属ベローズ(X-6ペネ接続構造 模擬)

ダブルドアシステム 試験体

ダブルドアシステム©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.335.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.2 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術

R2年度開始事業a) 気密性能の確認

ロックピン耐久性試験により、気密性能に影響するロックピンの耐久性(耐摩耗性)を検証し、最適な材質を選定した。選定した材質をダブルドアシステム試験体に組み込み、1000サイクルでの気密性能を確認した。
ロックピン耐久性試験（材質組合せの検証）

要求気密性能試験結果(1000サイクル後)

0.7vol％/h（3×10-1Pa.m3/s相当)

0.05vol％/h以下

Oリング

ロックピン/穴合計摩耗量[mm]クライテリア

採用

窒化処理ステンレス
チタン合金
ロックピン用穴

保護スリーブ

隔離ドア

ロックピン

0
ピン材質/ピン穴材質

サイクル[回]

1000

チタン合金/チタン合金

チタン合金/窒化処理ステンレス

チタン合金/インコネル

窒化処理ステンレス/チタン合金

窒化処理ステンレス/インコネル

インコネル/窒化処理ステンレス

気密確認(隔離)部位⇒耐摩耗性、耐腐食性の観点から、ロックピン：チタン合金を採用。
⇒耐摩耗性、耐腐食性、製作性、入手性の観点から、ロックピン用穴：窒化処理ステンレス を採用。
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.2 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術

No.34
R2年度開始事業b) 動作信頼性(位置決め精度)

1000サイクルを通じて各動作が問題なく行えることを確認した。また、
1000サイクル後のドアマネージメント機構の位置決め精度を定量的に把握し、必要精度を満足していることを確認した。
要求位置決め精度
0.3 mm

試験結果(1000サイクル後)0.1mm
水平トロリーの位置計測
アンロック

非常時駆動軸トルク[N.m]c) 非常用駆動軸のトルク確認

トルク検出器ロック

ロック/アンロック機構 非常用駆動軸 計測トルク©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

No.35
R2年度開始事業【今年度の成果 1/5】
✓ PCV内部詳細調査用アームをベースに取り出し用アームの設計仕様をまとめた。
取り出し用アームのアーム構成
項目

仕様

備考

7672

3006

3190

636

(875)

(3594)

駆動系

キャリッジ：INFRANOR社BLS-74＋Bonfiglioli社 301L4 1022 HZ P71 A
ブームリンク：INFRANOR社BLS-40＋HDAG社 HFUC-50-160-2A
テレスコアーム：
INFRANOR社BLS-55＋HDAG社 HFUC-25-120
水平オフセットリンク：
INFRANOR社BLS-40＋HDAG社 HFUC-50-160-2A
リスト：
INFRANOR社BLS-40＋HDAG社 CPM-14-100＋HFUC-50-160-2A
ワンド：
INFRANOR社BLS-40＋HDAG社 CPM-17-120
ツールパン＆チルト：
INFRANOR社BLS-73＋HDAG社 HFUC-25-160

モータは耐放射線性仕様でレゾルバ付き。
ペイロード20kgを旋回するト
ルク100Nmを確保。
非常時回収のため一部の駆動系は電磁クラッチを内蔵。
ツールパン＆チルトはＰＣＶ
調査用アームのものよりも高トルクのモータに変更。

主要材質

キャリッジ：SUS304
ブームリンク：SUS630
テレスコアーム：アルミニウム
水平オフセットリンク：SUS630
ワンド：カーボンファイバー、アルミニウム

円柱状サンプル回収に必要な押付力1kNに耐える剛性

2100

457

断面形状はX-6ペネ通過性を確保するように設定。
VRシミュレーション評価によりペデスタル底部の2.8m2にアクセスできる見通し。
ワンドはDexter*により付け
外し可能。

155
45

72.5

キャリッジ高さ1083

アーム構成

キャリッジ：PCV詳細調査用アームと同じ仕様
ブームリンク：５リンク構成（8m展開時、1.7m折畳み時）
断面は高さ420mm×幅250mm～高さ400mm×幅140mm
テレスコアーム：
3段テレスコープ構造（5.4m伸長時、3.3m収縮時）
断面は高さ312mm×幅178mm～高さ256mm×幅121mm
水平オフセットリンク：
固定長さ0.9m、断面高さ300mm×幅130mm
ワンド：
2段テレスコープ構造（3.5m伸長時、2.1m収縮時）835

アーム重心位置

取り出し用アームのシステム構成＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.36

5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

R2年度開始事業【今年度の成果 2/5】
燃料デブリのPCV内部からの取り出し／回収作業を考慮して、PCV内部詳細調査のエンクロージャをベースに詳細設計を実施。また、東電HDのニーズを踏まえて「段階的に規模を拡大したデブリ取り出しのトレーニングに資する構造とする」べく、東電HDのエンジニアリング結果を反映。
Padirac*2ポート
Dexter*1用レール
ツール保管ラック
搬送台車・台車用レールDexter*1メンテナンスポート

PCV側

作業トレイ
Padirac*2

除染用の吸引装置

項目

装置回収ボックス

Dexter*1, Dexter*1キャリッジ

水素測定容器仕様

サイズ

9.3m×2.4m×2m以下

質量30ton以下

先端ツール保管エリア

・想定する各ツールを1セット以上保管できること・使用済ツール置き場を確保すること

デブリ回収作業エリア

先端ツールがアームに取り付いた状態で、その近傍に十分な作業エリアを確保できる作業用トレイが設置できること。

気密性（許容リーク率）

10-6 Pa.m3/s（1シール当たり）or
エンクロージャ体積の0.05%/h

耐圧性-5 ～10 kPaG

耐放射線性・外側：10Gy/h・内側：100Gy/h （累積被ばく量：約850Gy）

耐震性

バウンダリ構造が維持されること

寿命

5年以上
水素計測容器、 吸引除染装置

付属品
照明、カメラ、マイク＊1)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名＊2)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名

N2ガス供給吸気：4箇所×50A （クイックカプラ）
排気：4箇所×50A （クイックカプラ）

インターフェース

・X-6ペネ接続構造と接続できること
・遠隔輸送台車と接続できること©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

No.37
R2年度開始事業【今年度の成果 3/5】
【バウンダリ構造】【吸引除染】

給電端子及び背面パネルの2重Oリング＋排圧ライン（負圧化）対策の合理化
バウンダリ構造

Dexter*にて吸引ノズルを把持し、エンクロージャ内の吸引除染（エンクロージャ換気空調ラインに排気）。
吸引力の高いノズルを選定。
ホースの保持方法を検討

背面パネル

吸引ホース

給
電
端
子
吸引ノズル

作業用トレイ
給電端子

背
面
パ
ネ
ル
吸引装置

搬送台車（フラット）

アーム用レール

乾湿両用クリーナの例＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

No.38
R2年度開始事業【今年度の成果 4/5】
〇 追加ホイストの検討
Dexter*1作業を補助するための追加ホイストの余地を検討（試作検証の対象に加えるか評価中）
Dexter*1

ツールラック

Padirac*2ポート

追加ホイスト構造案

追加ホイスト

アーム部

ダブルドア機構

作業トレイ

ホイスト部

キャリッジ

＜追加ホイストを用いた作業イメージ＞

追加ホイストDexter*1

アクセス装置

レール部

追加ホイストツールラック先端ツール

ツールラックからの先端ツールの取り出し

先端ツール

先端ツールのアクセス装置へのへの接続仕様（暫定）
・定格荷重 ： 60 kg
・アーム長さ ：1,600 mm
・レール長さ ：8,100 mm＊1)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名＊2）放射性汚染物搬送用小型容器の商品名©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.395.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
5.3.3 取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

R2年度開始事業【今年度の成果 5/5】
〇 装置回収ボックス• 装置回収ボックスに内臓するDexter*キャリッジ（水平移動台車）のケーブル遠隔脱着機構を検討。
• 遠隔脱着コネクタにはシール性や除染の容易性が要求される。このため、主要材料はステンレスで、コネクタはOリングで湿分対策を行う。
• 遠隔ケーブル脱着機構は４つの空圧シリンダで駆動する計画。これらのうち２つはコネクタの着脱に、残りの２つはコネクタボックスの着脱時のブレーキまたは分離する際の力として利用する。
Dexter*引き込み機構

装置回収ボックス本体

コネクタ詳細Dexter*側

位置決め＋接続ピン
接続アクチュエータ

大型ダブルドア／開閉機構

エンクロージャ側

エンクロージャコネクタはすべて作業員が付け外し

PCV内部詳細調査用のDexter*およびDexter*キャリッジ
固定用ブレーキ
遠隔操作で一括脱着

ケーブル遠隔脱着機構
台車、位置調整機構は開発技術を活用
装置回収ボックス断面図＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名

ケーブル遠隔脱着機構©International Research Institute for Nuclear Decommissioning5.3 燃料デブリ取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の要素技術
開発・設計
現場への適用性に関する考察

No.40
R2年度開始事業

開発項目

現場適用への技術課題

対応策

5.3.1

取り出し用アームに搭載する要素技術（水平オフセット機構を備えた
テレスコアーム）・プラットフォーム開口を通過させる
時のアーム操作性、操作精度
・カメラ等によるアーム状態把握の充足性（操作員の不安感の払拭）
・燃料デブリ切削・回収装置押し付け時の手順および監視方法

・モックアップ検証試験による改善点の抽出
・燃料デブリ切削・回収装置との組合せ試験による改善点の抽出

5.3.2

取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術（ダブルドアシステム）・ダブルドアシステムの長期信頼性
・異常検知方法（カメラ、マイク）・故障時対応・水蒸気結露水の影響
・放射性ダスト汚染対策

・要素試験による長期信頼性の確認および異常の兆候に関する知見の収集
・リスクアセスメントによる故障対策、防水処置
および工場検証試験での確認
・流水除染を想定した凹凸部・滞留部の削減

5.3.3

取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）の全体設計

・周辺設備（換気空調設備など）やケーブル類の原子炉建屋内配置
・凍結、塩害、雨水、災害対策
・エンクロージャの設置位置調整
・エンクロージャの除染・搬出方法

・東電HDへの情報提供。現地サイドの要求条件の確認。
・モックアップ検証試験での設置位置精度の把握および改善点の抽出
・表面除染、内部除染の方法具体化およびモックアップ検証試験による改善点の抽出©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.415.4 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の開発
5.4.1 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車

R2年度開始事業【今年度の成果】
試作機の構成部品の手配に着手した。
ドッキングテーブル

ヘキサポッドプラットホーム

ドッキングテーブル
Padirac*把持システム下部ベース

ヘキサポッドプラットホーム

ヘキサポッド支持金具
インターフェースドロア

シャーシ（前輪）

メカナムホイール（ローラ）

メカナムホイール（車軸）シャーシ（後輪）＊)放射性汚染物搬送用小型容器の商品名©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.42

6. まとめと今後の対応(1/4)

R1年度開始事業‐ 令和元年度に開始した実施項目 1.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▶ 段階的に規模を拡大した取り出しのための装置、システムの技術開発計画の策定、更新（5.1.1）
・ 東京電力HD(株)にて計画中の「段階的デブリ取り出し」における要求事項に応えるべく、アクセス装置のメンテナンス性、エンクロージャのレイアウト検討や遠隔操作による除染方法、Dexter*マニピュレー
タの交換方法を検討した。
・ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車への吊り下ろし構造の見直しを行った。
・ 引き続き適切なタイミングで開発計画を更新していく。当面はPCV内部詳細調査用アームの検証試験の知見を適宜、取り込みと共にDexter*マニピュレータによる作業検証の結果・課題が抽出された時点で更新する。

▶ 安全・システムの観点からの全体シナリオの策定、更新（5.1.2）
・ PCV内から採取した燃料デブリサンプルを分析施設へ持ち出せるように、サイト内に準備される受入/払出セルや分析施設のホットセルまでの受け渡しインターフェースについて検討を開始した。具体的な作業内容に基づいて関連PJ関係者と調整を開始した。
・ 上記と同様にシナリオの更新を行う。

紫文字：今後の対応＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6. まとめと今後の対応(2/4)

No.43
R1年度開始事業‐ 令和元年度に開始した実施項目 -2.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▶ 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（5.2.1）①取り出し用アクセス装置(アーム・エンクロージャ等）• エンクロージャ内でのマニピュレータによる燃料デブリ取扱作業を検証するための双腕マニピュレータ(Dexter*)を製作。
• 検証対象の取扱作業を3D-CADを用いて具体化し、マニピュレータ操作性について検証を実施中。
• マニピュレータによる作業検証は令和3年度上期中に完了する。

②取り出し用アクセスルート構築装置（X-6ペネ接続構造等）• 令和元年度の基本設計をベースに、PCV内部詳細調査PJのモックアップ試験にて有効性が確認された方法を統合し、試作機を製作し、工場内検証計画をまとめた。
• 2021年度上期に工場内検証を行い、装置の成立性を確認する。
• X-53ペネトレーションを活用して，アームのPCV内で洗浄する技術およびそれを設置する工法，PCV内部のアーム動作を俯瞰する監視カメラの設置等について概念検討をまとめた。
• X-53ペネトレーションの活用については、新たなニーズ、技術シーズがあれば開発要否を検討する。

紫文字：今後の対応＊)双腕型遠隔マニピュレーターシステムの商品名©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.44

6. まとめと今後の対応(3/4)

R1年度開始事業③燃料デブリ切削・回収装置(小石・砂状燃料デブリ回収用、粉状燃料デブリ切削・回収用、円柱状燃料デブリ切削・回収用等)• 令和元年度に抽出した改良点を基に、4種類の回収装置試作機を改良して性能検証を行い、その有効性を確認した。
• アームとの組合せ検証試験およびそれに付随する改良を行う。
④中性子モニタシステム(臨界近接監視用等)• 常時監視用および予測監視用のSiC半導体検出器による中性子モニタの試作機を製作した。
• 中性子検出性能を確認するための工場内検証試験計画を纏め、検証試験の準備を実施した。
• 2種類の中性子モニタを完成させ、工場内検証試験を令和3年度上期中に完了する。
⑤燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車• 遠隔輸送台車の詳細設計を実施し、狭隘な建屋空間（通路）への対応や、メカナムホイールに拠る床面段差への適用性など、設計妥当性を確認した。また、関連図面を作成し、製作に向けた準備作業を完了した。
• 令和2年度開始事業にて継続して試作機を製作する。

紫文字：今後の対応©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.45

6. まとめと今後の対応(4/4)

R2年度開始事業‐ 令和2年度より開始した実施項目 3.燃料デブリ取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の要素技術開発・設計（5.3）▶ 取り出し用アームに搭載する要素技術（5.3.1）• 令和元年度に実施した基本設計に基づいて、取り出し用アームの設計仕様をまとめた。
• 上記設計仕様を踏まえて、テレスコアームから先端部分の試作機仕様を策定し、試作に着手した。
• アーム前半部の試作機を製作し、令和3年度中に工場内検証を完了する。

▶ 取り出し用エンクロージャに搭載する要素技術（5.3.2）• ダブルドアシステムの要求仕様を設定した。
• ダブルドアシステムのロックピンの耐久性試験およびドアマネージメント機構の要素試験を実施し、実機適用性を確認した。要素試験の結果は試作機の製作設計に反映する。
• ダブルドアシステムの試作機を製作し、令和3年度中に工場内検証を完了する。

▶ 取り出し用アクセス装置（アーム・エンクロージャ等）の全体設計（5.3.3）• 東京電力HD(株)にて検討を実施した「段階的デブリ取り出し」用アクセス装置の要求仕様を踏まえて、
本PJの開発対象であるアーム型アクセス装置およびエンクロージャの全体設計をまとめた。
• エンクロージャの設計においては東京電力HD(株）にて検討している内部レイアウトとの統合を行った。
• アームおよびエンクロージャの試作・工場内検証は新規事業にて実施する。

4.燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車の開発（5.4）▶ 燃料デブリ収納容器の遠隔輸送台車（5.4.1）• 輸送台車の製作に着手した。令和3年度の工場内検証試験に向けて作業を実施中。
• 遠隔輸送台車の試作機を製作し、令和3年度中に工場内検証を完了する。
紫文字：今後の対応©International Research Institute for Nuclear Decommissioning