資料No.３

炉内中継装置の落下に係る原因と再発防止対策
および炉内への影響評価について

平成２４年９月６日
独立行政法人 日本原子力研究開発機構

炉内中継装置落下対応の経緯

1

グリッパ
閉（はなし）
状態

原子炉機器
輸送ｹｰｼﾝｸﾞ開（つかみ）
状態（平成22年）
8月26日

12月16日（平成23年）：燃料交換の後片付け作業中、約２ｍ吊り上げた
炉内中継装置（約３．３トン、全長：約１２ｍ）が落下。
：性能試験工程と炉内中継装置の復旧作業を公表。
（第三者からなる炉内中継装置等検討委員会（IVTM委員会）の第1回開催（1月18日））

5月24日
6月24日

運転床

落下

制御棒
駆動装置

炉内中継装置
燃料出入孔
スリーブ

炉内中継装置案内管接続部

7月12日：引抜きに向けた作業の開始。
：炉内中継装置と燃料出入孔スリーブの一体引抜き作業の完了。
：炉内中継装置分解点検終了。

8月29日：燃料出入孔ドアバルブ等復旧作業開始。
（第66回原子力安全専門委員会にて炉内中継装置の点検・調査状況について報告（10月27日））

しゃへい
プラグ

11月11日（平成24年）（第5回IVTM委員会にて設備への影響評価、原因対策等報告（1月26日））

下部ガイド

3月 9日
8月 8日
炉心：燃料出入孔ドアバルブ等復旧作業終了。

燃料交換機：炉内中継装置の落下に係る原因と対策等の報告。
：異常時終結連絡書の提出

原子炉機器輸送ケーシング（ＡＨＭ）の概要

2

グリッパ巻上げ装置
グリッパ
ＩＶＴＭ
はなしＬＳ
つかみＬＳ

約500mm

パワーシリンダ

ＦＨＭ
はなしＬＳ

パワーシリンダロッド

爪開閉ロッド輸送ケーシング胴体

グリッパ爪
ＩＶＴＭ
はなし

つかみ

ドアバルブ

全長：約 16.3m
本体外径：約 1.1m
重量：約 65ｔ【グリッパの爪動作説明】
グリッパの爪は、パワーシリンダロッドを各リミットスイッチ（LS）位置まで上下させることにより、連結されている爪開閉ロッドがグリッパ爪を開閉動作させる。

3

炉内中継装置（IVTM）の概要
ハンドリング
ヘッド燃料出入孔
ドアバルブ

上部案内管

回転ラック
駆動軸

内側案内管
上部・下部案
内管接続部

上部案内筒

下部案内管

下部ガイド
回転ラック
炉内中継装置本体

炉内中継装置（IVTM）本体落下時の概要
ＩＶＴＭ本体は約2m吊り上げた時点でAHMグリッパから外れ、ガイドキーにガイドされながら落下

IVTM本体吊り上げ状態（落下前）ＡＨＭ

IVTM本体上端（ハンドリングヘッド部）

ＡＨＭグリッパ
固定プラグ

上部案内筒

燃料出入孔
スリーブ

落下
IVTM

Na液位（NsL）
ＩＶＴＭ
本体
炉心槽
上部支持板

ペデスタル

炉心上部機構
炉心構成要素
（上端）
下部ガイド
原子炉容器

片吊り状態

グリッパから外れ落下
上部案内筒内面のガイドキー（周方向に４つ）

IVTM本体落下後の状態（着座後）

45

炉内中継装置の落下に係る原因と再発防止対策

炉内中継装置（IVTM）本体落下の推定原因【爪開閉ロッドの正常な状態】【正常なつかみ状態】【ＩＶＴＭ本体が落下した推定原因】① 爪開閉ロッドとパワーシリンダの接続部のＵ字金具のねじが徐々に緩み、爪開閉ロッドが回転した。
② 爪開閉ロッドが90°まで回転したことにより、グリッパ爪が正常に開かなくなった（AHMグリッパの形状が維持できなくなった）ことから、正常なつかみ状態とはならなかった。
③ ＩＶＴＭ本体は、この状態でつり上げが行われたため、片側のグリッパ爪のみによる片吊りの状態となり、約2m吊り上げた位置でつかみ部のバランスが崩れたことにより、グリッパ爪から外れて落下に至った。

パワーシリン
ダロッド

パワー
シリンダ

ねじ

爪開閉ロッドグリッパ爪

6

ハンドリングヘッド

U字金具
ゴムワッシャ

平板形状の爪開閉ロッドが回転したため、爪が正常に開かない状態となった。

グリッパ爪とハンドリングヘッドの嵌合部

U字金具ねじ部の緩み防止が十分でないと爪開閉ロッドは回転する構造となっていた。

パワーシリンダのU字金具

炉内中継装置（IVTM）本体落下の推定原因

77【ＡＨＭグリッパの形状が維持できなくなるに至った推定原因】① 基本設計段階で爪開閉ロッドの回転を想定していなかったため、つかみ部の形状維持に対する基本要求機能が適切に反映されなかった。
② 詳細設計段階で、爪開閉ロッドとパワーシリンダの接続部がねじ構造であることを認識したが、ねじ構造を排除するなど、つかみ部の形状維持に係る対策が検討されなかった。
③ 一方、製作段階で、Ｕ字金具のねじに緩み止め接着剤が塗布されたが、平成15年のパワーシリンダを交換した際、緩み止め接着剤の塗布の指示及び塗布に関する記録がなかったことから、緩み止め接着剤がＵ字金具のねじに塗布されなかった。
④ 緩み止め接着剤が塗布されなかった状態で使用したことにより、Ｕ字金具のねじの緩みが発生し、ＡＨＭグリッパのつかみ部の幾何学的形状が維持されず、ＩＶＴＭ本体の落下に至った。

時期

実施内容

平成元年

AHM製作
（緩み止め接着剤塗布）

平成15年4月

パワーシリンダの交換を決定

平成15年6月

パワーシリンダの交換要領作成（緩み止め接着剤塗布の指示なし）

平成15年6月

パワーシリンダの交換（緩み止め接着剤塗布されず）

ワッシャが締付けで潰れている

交換前のパワーシリンダ（平成2年～平成15年）

ワッシャの厚みと同等の隙間

交換後のパワーシリンダ（落下事象発生時）

再発防止対策 （ＡＨＭグリッパの構造変更）
爪開閉ロッドの回転防止
グリッパの爪支持板開口窓を狭め、爪開閉ロッドの回転を抑制合わせてパワーシリンダへの回転力伝達を防止

爪開閉ロッドパワーシリンダロッドとＵ字金具を一体化し、接続部のねじ構造を排除

パワーシリンダ
B－B断面
爪支持板

BB
爪支持ピン
爪支持ピンは溶接一体構造
グリッパ爪

パワーシリンダ
ロッド
Ｕ字金具
ねじ部をなくしＵ字金具と一体構造に変更

8

再発防止対策 （吊り・不吊り判定の支援機能強化）

9

正常なつかみ状態の検出
グリッパ爪がハンドリングヘッドと正常に嵌合した状態と嵌合していない状態では、荷重を検出する位置に差が出ることから、この差（H１）を検出できるようにし、グリッパ爪が正常に開き、つかみ状態となっていることを検出

L2の場合【吊り・不吊り判定に係る機能の改良点】
機能

グリッパ爪

位置検出器

現状改良案

cm単位

mm単位（高精度化）

グリッパ
昇降速度

低速：約 0.3m/min
高速：約 3m/min「低低速」機構追加
低低速：約 0.21m/min
低速：約 0.3m/min
高速：約 3m/min

予備判定なし盤への警報等追加

H１

L1の
場合
ハンドリングヘッド
正常に嵌合した状態

嵌合していない状態[荷重]

再発防止対策 （点検窓の追加）
アルゴンガス雰囲気

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目視による爪開閉状態等の点検
ＡＨＭ胴

CCDカメラ設置位置
新設の点検窓新設のCCDカメラ（照明付き）
既設の点検用孔新設の点検窓
グリッパ爪
CCDカメラ視野範囲
ＡＨＭグリッパ

グリッパ爪
爪支持板

ＡＨＭ内部はアルゴンガス雰囲気となっており、ＡＨＭを開放して直接目視による爪の開閉状態が確認できない。
ＡＨＭを使用する直前に既設の点検用孔からCCDカメラで爪の開閉状態等を点検できるようＡＨＭグリッパに新たに点検窓を設けた。

点検窓からの観察イメージ

爪支持板

1111

炉内への影響評価について

炉内中継装置（ＩＶＴＭ）本体落下による設備への波及経路
ペデスタル

燃料出入孔
スリーブ

固定プラグ

炉内中継装置（ＩＶＴＭ）

回転プラグ

制御棒駆動機構
炉心上部機構制御棒駆動機構
上部案内管

原子炉容器フランジ部は固定プラグ側の荷重受けない
構 造 となってい る
ため、影響波及は無視できる。

制御棒は切り離されているため、影響を受けない。

制御棒

炉内構造物

炉心構成要素原子炉容器（フランジ部）

1次冷却材入口配管
1次冷却材出口配管

落下

炉上部
ＩＶＴＭ本体据付フランジ

上部支持板

炉心槽

燃料出入孔
スリーブ

ペデスタル
炉心構成要素固定プラグ

炉内

ＩＶＴＭ本体

内筒

原子炉容器
（胴部）

：影響確認が必要な範囲（直接荷重が加わった機器）
炉心槽

下部ガイド
原子炉容器
上部支持板

回転プラグ

炉内構造物

落下

下部ガイドテーパ部

ＩＶＴＭ本体が高さ約２ｍから落下し、固定プ
ラ グ の 燃 料 出 入孔ス
リーブ上へ衝突した。

本体据付座

原子炉容器
ガードベッセル

下部ガイド

12

1次冷却材入口配管
1次冷却材出口配管
原子炉容器
ガードベッセル：影響確認実施した範囲（間接的に荷重が加わった機器）：影響の波及経路

重量の比較
ＩＶＴＭ本体：約3.3 t、固定プラグ：約230 t
回転プラグ：約990 t（炉心上部機構等含む）、
原子炉容器全体：約1170 t（炉内構造物、炉心燃料、Ｎａ等含む）

燃料出入孔スリーブ・下部ガイド等への影響評価
炉内中継装置本体は上部案内筒内のガイドキーに沿って落下

1313

ガイドキー：周方向4箇所に設置
上部案内筒

燃料出入孔スリーブの点検結果■燃料出入孔スリーブ内面に落下に伴う傷なし。

炉内中継装置本体の点検結果■炉内中継装置本体外面に落下に伴う傷なし。
■炉内中継装置本体の回転ラック軸受台に約30°～170°に圧痕深さ最大約0.2mmを確認（30°おきに原形を保つ部分がある）。
→結果を下部ガイドの評価に使用。

■炉内中継装置本体の据付フランジに圧痕深さ最大約0.1mmを確認。
→結果を燃料出入孔スリーブに使用。

ガイドキー溝部

原形を保つ部分

燃料出入孔スリーブ
圧痕
据付フランジは再製作品を使用する。
下部ガイド 回転ラック軸受台
テーパ部 （炉内中継装置本体）

接触部

ライナー
プレート

ライナープレートの継目（約1mm）

炉内中継装置本体はほぼ鉛直に落下し、下部ガイド円筒部のライナープレートに接触。

燃料出入孔スリーブ・下部ガイド等への影響評価
炉内中継装置本体（約3.3トン）

原子炉容器

下部ガイドテーパ部

1414■燃料出入孔スリーブのフランジ部に発生する荷重は評価基準値内のため構造健全性は問題ない。
→燃料出入孔スリーブは再使用する。

下部ガイド

ノミナルギャップ 0.7mm
炉内中継装置本体との接触位置（下部ガイドのライナープレート）
炉心槽

上部支持板：板厚約100mm

炉心構成
要素

■炉心槽の変位は最大0.07mmで、炉心槽と炉心構 成 要 素 とのギャッ プの中で吸収される。
（弾性範囲の変位のため、元の形状に戻る）→炉心燃料への影響はない。

■炉内中継装置本体の落下荷重により原子炉容器、炉心槽、上部支持板、取付けボルト等に加わる力は評価基準値内のため構造健全性は問題ない。
→原子炉容器、炉内構造物に落下の影響はない。

炉内中継装置落下による影響評価の結果、燃料出入孔スリーブの健全性と下部ガイドの機能は確保されている。また、原子炉容器、炉内構造物、炉心燃料への影響はない。

原子炉容器側下部ガイド内径：φ462mm

炉心槽側

検証試験状況

■下部ガイド支持部（円筒部）の径の変位量は、-0.11mm～+0.15mmであり、炉内中継装置本体（460mm）と下部ガイド内径（462mm）の間にあるギャップ2 mm以下である。また、下部ガイドの内径（462mm）の設計公差±2mmと比較して変形量は十分小さなものである。
→下部ガイドの機能は確保されている。
(下部ガイドの影響評価は試験片を用いた検証試
験を実施し妥当性を確認している)

燃料出入孔スリーブ・下部ガイド等への影響評価

1515

圧痕が確認された回転ラック下端部(曲率約2mmのなめらかな角）

約150°
約150°
曲率約2mm

回転ラック軸受台(実機)

回転ラック軸受台模擬体■検証試験の概要
押付け荷重
ＩＶＴＭ側試験片：
回転ラック軸受台模擬体（ステンレス鋼：SUS３０４）
元の形状が残る部分

隙間を模擬

押し付け試験

下部ガイド側試験片：ライナープレート模擬体（ニッケル基合金：インコネル７１８）

圧痕ができる部分
試験後外観写真（試験条件No.1：押付け荷重700kN）

炉内中継装置（IVTM）本体・下部ガイド等のルースパーツの有無確認【IVTM本体】
IVTM本体の組立図に基づき点検リストを作成し点検を実施。
■上部ハウジング部→構成部品に脱落がないことを確認。
■駆動軸部（IVTM本体内部）→平行ピンは破損していたが、部品に脱落がないことを確認。

1616【燃料出入孔スリーブ】■本体据付座取付ボルト、Oリングに脱落がないことを確認。
■燃料出入孔スリーブ下端下端の圧痕に欠損がないことを確認。

ユニバーサルジョイント側

燃料出入孔スリーブ下端の圧痕

駆動軸側

：平行ピン

■上部・下部案内管接続部→接続ピン、取付けボルトに変形は生じたが構成部品に脱落がないことを確認。
接続ピン(中心に取付ボルト）

接続ピン(中心に取付ボルト）2 の圧痕拡大写真■回転ラック部→構成部品に脱落がないことを確認。
→IVTM本体には削れ、メクレはなく、構成する部品全てが回収されていることからルースパーツはない。

下部ガイド→燃料出入孔スリーブには欠損はなく、構成する部品全てが回収されていることか らルー
スパーツはない。

炉内中継装置（IVTM）本体・下部ガイド等のルースパーツの有無確認
上部ハウジング部

ライナー押さえ6角穴付ボルト

駆動軸部（IVTM本体内部）【下部ガイド】下部ガイドの組立図に基づき点検リストを作成し評価を実施。
■下部ガイドの影響評価における確認
燃料出入孔→下部ガイドのライナープレートの嵌合部に発生する塑性ひスリーブずみが約0.35％であり、大きな変形が生じないため、ライナープレートの脱落はないと評価した。
→ライナー押さえ、6角穴付ボルト取付け位置には直接ＩＶＴＭ本体が接触していないことと弾性範囲内のひずみであること
IVTM本体から脱落はないと評価した。
→下部ガイドを据付けているスタッドボルトに発生する応力は 上部・下部案評価基準値以内であるため、上記以外の構成部品に脱落が 内管接続部ないことを評価した。
■炉内中継装置本体の挿入・引き抜き時の荷重に基づく評価→荷重チャートに異常な荷重指示の上昇や低下がみられないことからライナープレート等の脱落がないことが裏付けられた。

1717

ライナー(ライナープレート)

炉内中継装置本体との接触位置
原子炉容器側→下部ガイドを構成する部品にルースパーツはない。
炉心槽側

スタッドボルト
回転ラック部

下部ガイド

燃料交換に係る機器の機能確認○炉内中継装置本体落下時に原子炉容器内に設置していた下部ガイド、回転プラグ等の燃料交換に係る機器については、ＩＶＴＭ本体の落下による設備への影響評価において、健全性が確保されていることを確認し、再使用することとした。
○当該機器については、改めて単体での機能を確認した上で、一連の燃料交換が設計どおりに行えることを実動作によって確認した。
○再製作したＩＶＴＭ本体についても、同様に実動作によって確認した（使用前検査を受検）。
○ＡＨＭグリッパについては落下防止対策を施し、取扱対象機器（ＩＶＴＭ本体及びＦＨＭ本体）を正常に炉内へ装荷及び炉内から引き抜けることを確認した。

1818： 燃料交換に係る機器について機能確認を実施
燃料交換装置
炉内中継装置（上部案内筒）

回転プラグ

炉内中継装置本体

下部ガイド

ホールドダウンアーム

燃料交換に係る機器の機能確認

19
19

燃料出入孔
ドアバルブ

燃料交換装置昇降駆動装置

昇降駆動装置グリッパ
回転ラック
駆動装置

燃料交換装置本体

上部案内筒
ホールドダウン駆動機構

炉内中継装置本体

持上油圧装置ホールドダウンアーム

回転ラック

回転プラグ

回転プラグは、正常に旋回できること及び持上油圧装置によって正常に昇降できることを確認

下部ガイド

燃料交換装置本体グリッパ

回転ラックは、正常に回転できることを確認
下部ガイドは、炉内中継装置本体のガイド機能及び回転ラック回転時の振れ止め機能を確認

ホールドダウンアームは、正常に旋回できること及び正常に昇降できることを確認

機器単体での機能確認

まとめ20(1) IVTMの分解点検から、ＩＶＴＭ本体の下端部等に圧痕等を確認し、ＩＶＴＭ本体は下部ガイドの内面に接触したと推定した。
(2) 落下原因は、ＡＨＭにおいて、つかみ装置を作動させる爪開閉ロッドのＵ字金具のねじが緩み回転した。このため、グリッパ爪が十分に開かず、正常なつかみ状態とならなかった。
(3) 再発防止対策として、①ＡＨＭグリッパの構造変更、②吊り・不吊り判定の支援機能強化、③容易に機能を喪失しない設計を確認する要領書等、品質マネジメントシステム（ＱＭＳ）の改善を行った。
(4) 落下による影響評価として、構造解析や検証試験の結果から、ＩＶＴＭ本体との接触による下部ガイドの内径の変形量は小さく、それ以外の炉内構造物等に対する影響はないと評価した。また、構成部品に脱落はなくルースパーツはないと判断した。
(5) これら原因調査、影響評価等の結果については、外部の専門家による検討委員会を設置し、確認を受けてきた。
(6) 炉内中継装置本体落下時に原子炉容器内に設置していた機器及び新規製作した炉内中継装置本体は、一連の燃料交換が設計どおりに行えることを実動作によって確認した。
(7) 水平展開として、グリッパ機構を有する設備又は取扱い対象として安全上重要な設備を吊る設備について、確実に落下防止対策が施されていること等を確認した。