IRIDシンポジウム2021
燃料デブリ取り出しの実現に向けたロボットアーム開発状況

2021年12月8日
三菱重工業（株）原子力セグメント
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

細江文弘

この成果は､経済産業省/廃炉汚染水対策事業費補助金の活用により得られたものです

目次

No.1
項目

ページ No.

1.背景､目的

22.設備概要4

3.アーム型アクセス･調査装置

6

4.エンクロージャ

10

5.保守用マニピュレータ

11

6.スケジュール

13

7.試験状況

14©International Research Institute for Nuclear Decommissioning1.背景､目的

No.2

（1）背景
◼ これまでのPCV内部調査により､ペデスタル内の底部全体に､小石状・粘土状に見える堆積物が確認されている。
◼ また、燃料集合体の一部が底部に落下しており､その周辺に確認された堆積物は燃料デブリである可能性が高い。
◼ 一方､ペデスタル内はグレーチングが脱落している状況であり､ペデスタル底部までアクセス可
能な寸法については調査が必要。また､燃料デブリに､どの程度の燃料由来物質が含まれているかは分かっていない。

（2）実施内容◼ 遠隔装置（作業用ロボット）を開発して､PCV内部の情報を取得すると共に､試験的に燃料デブリの取出しを行う。
調査内容

具体的な調査項目• ペデスタル底部の堆積物へのアクセスに使用可能な空間寸法の取得• 目視調査• 3次元形状測定• 堆積物中の燃料デブリ有無を推定• 中性子束測定• γ線線量率測定（3）目的◼ 装置を現地に適用し､開発した技術が有効であることを確認する◼ 開発した技術を､段階的に規模を拡大した取出し装置に反映する◼ 開発した技術を､燃料デブリ取扱い方法の検討に反映する©International Research Institute for Nuclear Decommissioning1.背景､目的

No.3（4）アクセスルート
原子炉格納容器(PCV)◼ ペデスタル内には､CRD開口よりアクセスするものとして､遠隔装置はCRD開口から原子炉圧力容器(RPV)

直線上に位置するX-6ペネに設置することとする。

CRD下部

ペデスタル

CRD開口
アクセス・調査装置

X-6ペネ
主な調査範囲（ペデスタル内）

アクセスルート©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

2.設備概要

No.4

最大80Sv/h

約5mSv/h

アーム型アクセス・調査装置

X-6ペネ接続構造（アーム・エンクロージャ）

延長管

X-6ペネ

隔離部屋
(ハッチ隔離部屋)

調査内容

PCV

ペデスタル

具体的な調査項目

アーム型アクセス・調査装置• X-6ペネよりペデスタル内にアクセスする装置､先端にセンサを搭載

X-6ペネ接続構造• PCVバウンダリ構築及びアーム通過性確保（隔離弁搭載）

延長管• 遮へい及びアーム通過性確保

隔離部屋• X-6ペネ蓋開放時（X-6ペネ接続構造設置前）のPCVバウンダリ構築､遮へい©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

2.設備概要

No.5©International Research Institute for Nuclear Decommissioning3.アーム型アクセス･調査装置

No.6キャリッジ
リンク

テレスコ

【機能】センサ及びツールを搭載してPCV内にアクセスし、アクセスルートの構築と内部の調査を行う
テレスコ

ワンド

◼ 全長：約18 m(ワンドを除く)◼ 質量：4.6ton◼ 主要材料：ステンレス鋼､アルミ◼ 搭載可能センサ：ガンマセンサ､レーザスキャナ
中性子センサ､カメラ◼ 搭載工具：切断・把持ツール､ウォータージェット切断ツール◼ 累積線量：1 MGy©International Research Institute for Nuclear Decommissioning3.アーム型アクセス･調査装置
関節No.

駆動パーツ

可動方向CR1

キャリッジ

前後CR2

キャリッジ

上下CR3

キャリッジ

チルト

CR4キャリッジ

ロール

J1～J6

リンク No.1～6

ヨー

J7

テレスコ

ヨー

J8

テレスコ

チルト

J9

テレスコ

伸縮

J10

リスト

ヨー

J11

リスト

チルト

J12

ワンド

伸縮

J13

ツールチェンジャ

ロール

J14

ツールチェンジャ

チルト

No.7

キャリッジ（CR1～4）
J1J2J3J4J5J7

ヨーチルト

J6J8

ロール

J10J9J11J12J13J14

PCV内へのアクセスを可能にするために計18軸のアクチュエータを搭載©International Research Institute for Nuclear Decommissioning3.アーム型アクセス･調査装置◼ システム構成

ディーゼル発電機

No.8
コントロールルーム

プラントルーム

分電盤 アーム
変圧器 制御盤

光回線
センサ
制御盤

アーム制御用PC
イーサネット回線
センサ制御用PC

ペネトレーション
エンクロージャサービスパネル

PCV
センサ

アーム

X6

原子炉建屋

コントロールルームにおける操作©International Research Institute for Nuclear Decommissioning3.アーム型アクセス･調査装置

アーム型アクセス装置

No.9◼ マンマシンインターフェース
VR画面

干渉検知による停止信号（オンライン）
制御信号（オンライン）

運転前の作動チェック（オフライン）

運転中の状態監視（オフライン）◼ アームの任意のポジションで各軸の角度をテーブルに記録し制御プログラムとする。
◼ 複数ポジションを順次移動する指令を出して､アームを動作させる（ティーチングプレイバック）
Position A

各軸の状況
Position B

当該姿勢における各軸データ（制御プログラム）

アームの操作画面

Position C

Position D©International Research Institute for Nuclear Decommissioning4.エンクロージャ

No.10
【機能】
アーム型アクセス装置及び保守用マニピュ
レータを搭載し、X6ポートに接続することによりPCVバウンダリを形成◼ 寸法：8.8m×2.4m×2.2m◼ 質量：約30トン（アーム含む）◼ 主要材質：ステンレス鋼（SUS316L相当）◼ 設計圧力：-5～+10 kPaG
◼ 漏洩率：0.05vol%/h以下©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

5.保守用マニピュレータ
操作アーム（＠コントロールルーム）

No.11
現場アーム（＠エンクロージャ）

ホイスト

操作用モニター
操作用アーム

カメラ・照明（3か所）

エアバック（防塵対策）

フットスイッチ（グリッパロック、ブレーキ）

グリッパ◼ 英国メーカ（RACE）で開発されたマニピュレータ◼ コントロールルームに設置された操作アームをオペレータがコントロールし､エンクロージャ内の現場アーム（デクスター）を操作する◼ オペレータは複数のモニタを確認しながら操作©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

5.保守用マニピュレータ

No.12

【機能】
アーム型アクセス装置へセンサ等を搭載及び､アームのメンテナンス作業◼ 質量：約250㎏◼ 主要材質：アルミニウム､カーボンコンポジット◼ 可搬質量：10㎏（片腕）

軸動作

駆動機構

1

肩の上下

ギア

2

肩の左右ギア3

腕の前後

ギア/リンクロッド

4

腕の回転ダブルワイヤ

5

手首の曲げダブルワイヤ

6

手首の回転ダブルワイヤ

7

グリッパの開閉

シングルワイヤ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning6.スケジュール､試験メニュー
2021年

No.13
2022年

備考

英国での製作､試験
神戸での検証試験

7/10（神戸着）

楢葉での検証試験

トレーニング
PCV内部調査
試験的取出し試験分類
エンクロージャアーム

保守用マニピュレータ

試験項目英国神戸

バウンダリ漏洩確認
パラメータ調整〇〇〇

X6ペネの通過動作△△

アーム位置の校正〇〇

ペデスタル内側下部の調査動作
PCV内障害物の撤去（グレーチング）
試験的取出しセンサ・ツールとアームの接続､搬出入
外部ケーブルのアームへの取付/取外しカメラ/照明の遠隔メンテナンス
アームのリカバリー､引き抜き

楢葉〇
△△
△
△

△
△
△

〇
〇
〇
〇
〇〇

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況

7.1 英国の試験

No.14◼ アーム動作キャリッジ

最小クリアランス

アーム（リンク部）

保守用マニピュレータアーム
X-6ペネ模擬構造

CRDレールX-6ペネ模擬構造

走行レール

キャリッジ

アーム先端カメラ

チルト：1.6°

X-6ペネ

挿入

走行レール

••
•
•

アーム各軸の単体動作､パラメータのチューニング
エンクロージャ内にアームを組込み
X-6ペネ模擬構造の通過試験
保守用マニピュレータによるエンクロージャ内操作

保守用マニピュレータスタンドエンクロージャカメラ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況7.2 神戸の試験

No.15◼ 試験内容• 単体機能試験• アームとセンサの組み合わせ試験• アームとツールの組みわせ試験• AWJによる干渉物の切断試験
コントロールルーム

各種制御盤

エンクロージャアーム型アクセス装置

ピット
テストエリアAWJユニット及び油圧ユニット©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況7.2 神戸の試験

No.16

アーム試験状況©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況7.2 神戸の試験

No.17

・保守用マニピュレータのトレーニング©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況7.2 神戸の試験

No.18

・保守用マニピュレータのトレーニング©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7.試験状況

7.3 楢葉の試験

No.19◼ 実機環境を模擬して､総合試験を実施• X-6ペネ通過､干渉物撤去､ペデスタル内アクセスのワンスルー• ペデスタル上部､下部調査（レーザスキャナ､VTセンサ､ガンマセンサ､中性子センサ）• 試験的取出し（サンプリングツール）

カメ
ラ

アクチュ
エータ

カメ
ラ

LED

アクチュエータ

楢葉試験モックアップ

LED

キャップ

ホルダ
ブラシアダプタ
ブラシ

ペデスタル
真空管

エンクロージャ©International Research Institute for Nuclear DecommissioningNo.20

ご清聴ありがとうございました。

ステークホルダーと協調し､国内外の英知を結集して､世界初となるPCV内部調査､試験的取出しの玉成に向けて尽力致します。
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning