廃炉に関する基盤研究を通じた創造的人材育成プログラム-高専間ネットワークを活用した福島からの学際的なチャレンジ平成30年度 第１回研究報告会

IRID 研究開発の現状
平成30年8月27日

国際廃炉研究開発機構(IRID)
開発計画部
奥住 直明

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。
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

1©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

IRIDの研究開発プロジェクト

3.廃棄物対策に係る研究開発

1.プール燃料取り出しに係る研究開発
2016.3終了

使用済燃料プールから取出した燃料集合体の長期健全性評価

固体廃棄物の処理・処分先行的処理手法

技術

技術

2.燃料デブリ取り出しに係る研究開発
除染・線量低減技術
R/B内の遠隔除染＜安定状態の確保＞
RPV/PCVのRPV/PCVの技術
2017.3終了

手法
2018.3終了

腐食抑制 耐震性評価

技術2016.3終了

PCV
漏えい箇所の補修・止水技術
2018.3終了
PCV漏えい箇所の補修技術の実規模試験
2018.3終了

燃料デブリ取り出し技術 ＜デブリ取り出し＞
燃料デブリ・
炉内構造物取出

PCV内水循環技術

PCV
内部調査

RPV内

燃料デブリ検知技術
2018.3終了

技術

PCV
詳細調査

2016.7終了
PCV内水循環技術

実規模試験

総合的な炉内状況
把握

RPV
内部調査
技術

技術
燃料デブリ性状

PCV詳細調査

PCV詳細調査

実証

実証

X-6ﾍﾟﾈ2

燃料デブリ

ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ

技術の高度化2018.3終了

工法・システム技術＜直接的調査＞＜間接的調査＞

燃料デブリ・
炉内構造物取出

臨界管理

内部調査・分析技術

環境整備技術固体廃棄物の堆積物把握・分析

燃料デブリ・
炉内構造物取出

基盤技術

燃料デブリ・
炉内構造物取出
基盤技術

小型中性子検出器
燃料デブリ収納・移送・保管技術

目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心としてⅠ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心としてⅠ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

ミュオン透過法による測定
 ミュオンは，宇宙から飛来する放射線が大気と衝突する過程で発生する二次的な宇宙線。
エネルギーが高く，物質を透過しやすい。
 原子炉建屋を透過するミュオン数を測定し，その透過率から原子炉圧力容器内の燃料デブリ分布をレントゲン写真のように撮影。（高密度の物質ほど透過しにくく，暗い影になる）
原子炉建屋

南

炉心
概略位置

西

使用済
燃料プール
（SFP）

タービン建屋

測定装置

東
原子炉建屋を透過するミュオンの測定イメージ（東西断面図）北測定装置＜ミュオン透過法測定装置の計測原理（イメージ）＞
上空から飛来するミュオンを装置内部に配置した2枚のパネル検出器（プラスチックシンチレータ）で検知し，通過したパネルの座標からミュオンの軌跡を算出。

原子炉建屋を透過するミュオンの測定イメージ（南北断面図）

パネル②
X軸
X軸

パネル①
ミュオン
Y軸

Y軸
パネル間隔 約50cm

東京電力HD公表資料から引用

5©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

3号機ミュオン透過法測定結果（2017年9月8日時点）

密度長（g/cc・m）

高さ（OP）[m]

建屋壁（主蒸気隔離弁室）
原子炉圧力容器
炉心域
使用済
燃料プール

格納容器外周コンクリート

山側高台

水平[m]

南
東京電力HD公表資料から引用

北6©International Research Institute for Nuclear DecommissioningPCV内部のロボット等による調査
ペデスタル外側の調査（１号機）

ペデスタル内側の調査（２号機）○クローラ型遠隔調査ロボット（A2調査）○形状変化型ロボット（B2調査)

調査時

狭隘部走行時変形

CRD レール

調査時○釣りざお型調査装置（A2’調査）ペデスタル内側の調査（3号機）
昇降用スラスター（注）上の写真はB1調査時のロボットです。

推進用スラスター
照明前方カメラ○水中遊泳型ロボット
7

1号機 B２調査ロボット「PMORPH（ピーモルフ）」
本 体 寸 法
センサユニット寸法
重量
ス ペ ッ ク
耐放射線性

ガイドパイプ走行時： 長さ699mm× 幅72mm× 高さ93mm
グレーチング走行時： 長さ316mm× 幅286mm× 高さ93mm
幅20mm×高さ40mm
ケーブル：長さ3.5m
約10kg
カメラ×5、放射線線量計×1
約1000Sv以上
走行用カメラ

クローラ部

ウインチ部

センサユニット
計測用カメラｶﾞｲﾄﾞﾊﾟｲﾌﾟ通過用ｶﾒﾗ

Ｉ型(ガイドパイプ通過時)

ウインチ確認用カメラ(内部)

コ型(平面走行時)

放射線線量計(内部)LED

計測用カメラ8©International Research Institute for Nuclear Decommissioning１号機 各調査ポイントの放射線量と画像3/18（土）調
査
地（平点面と図調）査の狙い

Ｄ３3/19（日）

開口部

Ｄ２

Ｄ２

Ｄ１

排水溝

排水溝からの拡がりの確認ロボットが通る配管

Ｄ０7.8Sv/h

Ｄ３

Ｄ１ＢＧ

Ｄ０

Ｄ０

開口部からの拡がりの確認
ＢＧ

Ｄ０

燃料デブリがないと考えられる地点の線量を測定
BG

3.8Sv/h

3/22（水）

Ｄ２

Ｄ１

ＢＧ

Ｄ０

Ｄ３

Ｄ２

Ｄ１

ＢＧ

開口部からの拡がりの確認

Ｄ３

Ｄ３3/21（火）3/20（月）Ｄ2

12Sv/hＤ３ 10Sv/h

Ｄ1①8.4Sv/h②8.2Sv/h③9.2Sv/h

Ｄ２

Ｄ１

開口部からの拡がりの確認
ＢＧ

Ｄ０

Ｄ２ 9.3Sv/h

Ｄ０①6.7Sv/h②3.6Sv/h

１階↑
地下階↓約１ｍ

調査
結果（断面図）①6.3Sv/h②5.9Sv/h③7.4Sv/h（底面より約0.9m）

水面

1.5Sv/h（底面より約1m）

約2.5ｍ

11Sv/h（底面より約0.3m）

6.3Sv/h（底面より約1m）

9.4Sv/h（底面より約0.9m）（底面より約1.6m）

格納容器
底部

調査ポイント

3.0Sv/h①1.6Sv/h（底面より約0.6m）②5.4Sv/h（底面より約0.3m）

①

調査経路

燃料デブリの拡がりイメージ（シミュレーションの一例）②①③②※調査中の敷地境界における線量は、約0.5～2µSv/hで変化なく、周辺環境への影響は生じていない。
※放射線量・底面からの距離は、今後評価予定。
※１階部分の放射線量は前回（２０１５年４月）の測定値（4.1～9.7Sv/h）と同程度

9©International Research Institute for Nuclear Decommissioning２号機 ペデスタル内下部調査（A2’調査）■調査内容
プラットホーム下の状況確認■調査手順①ガイドパイプ挿入 ⇒ ②伸縮式パイプ伸展⇒ ③パンチルトカメラ吊降し ⇒ ④調査
PCV
先端部折り曲げ操作部

ガイドパイプ（Φ110mm）

隔離弁

ペデスタル

①

伸縮式パイプ②

格納容器貫通部(X-6ペネ)

プラットホーム
制御棒駆動機構

ケーブルドラム
代替遮へい体
ケーブル
ケーブル
送り機構
俯瞰カメ
ラ
線量計・温度計③

先端カメラ搭載部概要図

パンチルトカメラ・外部照明©International Research Institute for Nuclear Decommissioning2号機 ペデスタル内下部調査結果
画像：2号機格納容器内底部，ペデスタル内 内壁付近

写真の視野

2号機格納容器内底部（鳥瞰イメージ）

11©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

3号機 格納容器内調査 水中ROV
推進用スラスター

昇降用スラスター

前方カメラ

照明

中性浮力ケーブル
項目

仕様

外形寸法

外径：φ125mm
全長：約300mm

重量約2000g（気中）

耐放射線性

200Gy

後方カメラ

照明

12

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

3号機 格納容器内調査結果「3号機原子炉格納容器内部調査について（2017年11月30日 廃炉・汚染水対策チーム会合／事務局会議（第48回）報告資料）」より抜粋
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

13©International Research Institute for Nuclear Decommissioning目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心として

Ⅰ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

ボート型アクセス装置
格納容器内の水の上を航行して、広範囲に移動可能なボート型アクセス装置を製作中

ガイドリング取付用の例• 直径：φ25cm• 長さ：約1.1ｍ• 推力：25N以上

ボート型アクセス装置外観
ボート型アクセス装置の動線©International Research Institute for Nuclear Decommissioningデブリ検知技術 これまでの調査で視認した堆積物中の燃料デブリを検知するための放射線計測技術を開発中
 Eu-154γ線検出器（ CdTe半導体検出器）と熱中性子検出器（ B10検出器）を併用し、確実なデブリ検知を目指す

全体＆システム構成イメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

16

デブリ検知技術(a) CdTe半導体検出器の単体試験結果例(b) B10検出器の単体試験結果例
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構
17形状計測技術 形状計測の技術開発（走査型超音波距離計）

システム構成無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

18走査型超音波距離計の要素試験例
 形状計測の技術開発（走査型超音波距離計）ⅰ）測定条件
Z=1820mmⅱ）模擬落下物（磁石）寸法：
φ18mm×H18mmⅲ）ケーブル長60m（実機品と同一仕様）
検証試験の例
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

19形状計測技術 形状計測の技術開発（レーザ光切断法）
検証試験の例（点群データの重ね合わせ性検証）
複数の位置姿勢で測定

測定対象

スキャナヘッド
カメラ

測定データ

複数データを重ね合わせ

点群データ
重ね合わせ画像（高さ方向色分け）

センサー外観
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

20

目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心としてⅠ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

アーム型アクセス装置
制御棒駆動機構メンテナンス用の格納容器貫通部（X6ペネ）を通じて広範囲にアクセス可能なアーム型アクセス装置を製作中 アーム全長約22 m
 10 kgまでの調査装置を搭載可能
トロリ

テレスコアーム

ブーム
チルト機構

2軸関節

ワンド※

アーム先端にセンサを搭載※代わりにツールの搭載も可能

アーム型アクセス装置©International Research Institute for Nuclear Decommissioning格納容器貫通部ハッチ開放
 格納容器貫通部（X-6ペネ）の開放
アーム型アクセス装置を投入するX-6ペネの開放技術を開発中
 ハッチ開放時の閉じ込め機能
 遠隔でのハッチ開放
隔離部屋-搬入/組立/搬出性確認

ハッチ開放装置- 開放作業性確認

etc隔離部屋組立状態

隔離部屋搬入イメージ

隔離部屋

ハッチ開放装置
X-6ペネ

ハッチ開放装置- 走行性確認 etc

X-6ペネ

X-6ペネ

ハッチ開放装置：カメラ撮影方向
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

23

救援用
ワイヤーツール

救援用ワイヤーツール

ハッチ開放装置■ ハッチ開放装置の外観
先端ツール

マニピュレータ

自走台車■

ハッチ開放装置

X-6ペネ開放前後の外観

X-6ペネ

先端ツール

マニピュレータ

X-6ペネ閉時

無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

ハッチ開放装置24

X-6ペネ開時アーム型のアクセスルート
 格納容器への接続構造体
以下の機能等を有する接続構造体を開発中
 遠隔で既存のペネフランジに接近・取りつく機能
 把持機構の耐震性
 閉じ込め機能
 アーム通過性の維持
隔離弁

非金属
ベローズ

把持機構

接続管本体

把持機構「閉」状態

駆動機構

アーム洗浄・乾燥機構

X-6ペネ接続構造

接続構造体外観
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構25把持機構「開」状態

目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心としてⅠ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

圧力容器内部調査技術
 上部から圧力容器にアクセスし内部調査するための要素技術は、今後の装置試作に向け、あらかた検証済
 加えて側面から圧力容器にアクセスするための要素技術を開発中

側面穴開け調査工法のイメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

27

目 次
内部調査、燃料デブリ取り出し技術を中心としてⅠ 今までに分かってきたこと

Ⅱ 今後取り組むべきこと①格納容器内部調査
ボート型アクセス装置
アーム型アクセス装置②原子炉圧力容器内部調査③デブリ取り出しに係る技術

デブリ取り出しに係る技術
 デブリ取り出しの工法を実現するための要素技術を開発中
新開口遮へい壁（BSW）－格納容器（PCV）間シール

横アクセス工法の一例 イメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

29

遮へい壁穴開け技術
 厚さ約２ｍの頑健な鉄筋コンクリート製の遮へい壁にコアボーリングを使って大きな開口を設ける技術を開発中

遠隔でのコアボーリングによる穴開け（コアボーリング）
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

30

実規模要素試験イメージ遮へい壁・格納容器間のシール技術
 遮へい壁に穴を空けたのち、格納容器に開口を設ける際、遮へい壁と格納容器間に閉じ込めのバウンダリを構築する必要有 遮へい壁・格納容器間の間隙をシールする技術を開発中

無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

31

穴開け～シール設置 取り出し工法への適用イメージ

無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

32

トンネル施工技術
 アクセストンネル工法では、重量物のトンネル（約800トン）を原子炉建屋外から精密な位置制御で送り出し、格納容器へ接続させる必要有
 橋梁等の工事で実績がある重量物送り出し工法を応用し、狭隘部に曲がった形状の重量物トンネルを送り出す技術を開発中
廃棄物搬出セル

搬入セル
燃料デブリ
取り出しセル

燃料デブリ
搬出セル

保守セル

PCV
アクセストンネルアクセストンネル工法の配置イメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構
33

トンネル施工技術の要素試験

送り出し工法の例
送り出し装置

位置決め装置

位置決め装置
要素試験イメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構*R/B：原子炉建屋

34

干渉物撤去技術 これまでの内部調査でペデスタル内に大量のがれきが散乱している状況が明らかになりつつある これら干渉物の撤去技術を開発中

画質アップ予定

干渉物撤去の要素試験イメージ
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

35ペデスタル内干渉物撤去 要素試験の様子

無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

36

まとめ

格納容器内部の詳細な状態把握に向けた技術開発に取組中であり、調査装置の試作機を製作している。
燃料デブリ取り出し工法の実現に向けた各種要素技術を検証中である。

廃炉に向け着実に技術開発を進めていく。
無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構

37