暴꧊ SPECIAL REPORTS

三木佑介 MIKI Yusuke

前原尚裕 MAEHARA Takahiro

鈴木淳 SUZUKI Jun

東芝エネルギーシステムズ（ 株 ）は，原子力発電プラントメーカーとして原子燃料サイクルの確立に向けた中核プラントである，日本原燃（ 株 ）の六ヶ所再処理工場の設計，建設に携わり，低レベル廃棄物処理・貯蔵施設や制御建屋のような施設全体から，清澄機や燃焼度計測装置（ BUM：Burn-up Monitor ）のような再処理特有の重要設備まで，幅広く納入してきた。また，福島第一原子力発電所の事故後，安全性に関する規制基準が改正されたことを受けて，現在，再処理工場のしゅん工に向けて，納入した施設や設備の新規制基準に対する適合性評価と改造工事によって安全性を更に向上させる取り組みを進めている。
As an all-round nuclear power plant supplier, Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation has designed and constructed many of the major
components of the Rokkasho Reprocessing Plant of Japan Nuclear Fuel Ltd., which is the core plant for the establishment of a nuclear fuel cycle inJapan. This work has included the delivery of a wide variety of products, ranging from facilities for low-level waste treatment and storage and thecontrol building though to important equipment for reprocessing such as the settling centrifuge and burn-up monitor.
Toward completion of the plant, we are now engaged in evaluation and modification of these products to enhance safety in accordance with thenew regulatory requirements, which were revised based on the lessons learned from the accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station.

1．まえがき2．燃料サイクル施設の設計・建設の概要

カーボンニュートラルの実現やエネルギーの安定供給に

六ヶ所再処理工場は，国内の軽水炉（ 沸騰水型原子炉向けては，原子力発電の安全・安定な運用が欠かせない。

（ BWR ）及び加圧水型原子炉（ PWR ））の使用済み燃料か資源が乏しい我が国において原子力発電によりエネルギーら，ウランとプルトニウムを回収する国内初の大型商用再処を安定的に供給するには，使用済み燃料を再処理し，ウラ理プラントである。再処理工場は，それぞれ異なる機能をンやプルトニウムなどの核燃料物質を取り出して再利用する持った複数の施設・建屋で構成されている。当社は，再処原子燃料サイクルの確立が求められる。また，再処理など理工場の各施設で発生する固体放射性廃棄物を処理・中に伴って発生する放射性廃棄物を適切に処理・処分し，放間貯蔵する低レベル廃棄物処理・貯蔵施設や，各施設の射能によるリスクを将来にわたって低減しなければならない。

運転・監視を集中管理する中央制御室を備えた制御建屋に東芝エネルギーシステムズ（ 株 ）は，このような原子燃料ついて，原子力発電プラントメーカーとしての経験を生かしサイクルの中核となる，日本原燃（ 株 ）六ヶ所再処理工場のて施設・建屋全体の設計・建設を行ってきた。また，プロ重要な設備の設計や建設を担当し，現在，福島第一原子セス設備や計測制御設備など，重要な設備の設計・建設

力発電所の事故後制定された新規制基準に適合させるためを行ってきた。の，設備の評価・改造を行っている。

2.1

低レベル廃棄物処理建屋

ここでは，これまで当社が納入してきた重要なプロセス設

低レベル廃棄物処理建屋は，再処理工場で発生する低備や計測制御設備などの設計・建設の概要についてまず述

レベル濃縮廃液，廃溶媒，TRU（ Transuranic ）固体廃べ，更に，再処理工場のしゅん工に向けた，新規制基準に棄物（注 1），及び雑固体廃棄物などを処理する機能を備えた，適合させるための設備の評価・改造への取り組みについて

地上 4 階・地下 2 階建て，敷地面積は約 100 m 四方に及述べる。

ぶ，再処理工場の中で最大の建屋である。

（ 注 1 ） ウランより原子番号が大きい核種を含む放射性廃棄物。

東芝レビュー Vol. 78 No. 3（ 2023 年 5 月 ）19꧊Key Technologies for and Enhancement of Safety of Reprocessing Plant in Accordance with New Regulatory
Requirements

暴

再処理工場向け主要技術と新規制基準に適合した
安全性向上対策工事

低速用電動機

高速用電動機

廃ガス出口

低レベル濃縮廃液入り口
加熱蒸気入り口主軸

溶解液入り口

回転翼

回転軸

加熱蒸気出口

溶解液出口

不溶解性不純物出口

分離容器

図 3．清澄機の構造

乾燥処理物出口

図 1．乾燥装置の構造加熱された円筒内面上で低レベル濃縮廃液を乾燥させて粉体を生成し，回転翼でかき落とした粉体をペレット化処理する。

使用済み燃料をせん断・溶解した後の溶解液中の不溶解性不純物を，2,000 rpmで高速回転する分離容器内で遠心力を利用して捕集した後，洗浄処理により除去する。

Structure of settling centrifuge

Structure of dryer

計算機が設置され，工場全体を統括管理する当直長用業
当社は，低レベル廃棄物処理建屋全体の設計・建設を担当しており，濃縮廃液を乾燥・粉体化し圧縮成型して固⑴

務支援計算機に連結されている。
再処理工場の各施設の運転は，中央制御室に設置された化する低レベル濃縮廃液処理設備 （ 図１ ）のほか，各種各施設のOISと，各施設に設置されたプロセスデータの収集の廃棄物処理プロセス設備を納入してきた。

及び運転インターロックを制御するPCS（ Process Control

2.2 中央監視制御設備⑵

六ヶ所再処理工場の各施設は，制御建屋の中央制御室Station ）から構成される分散型制御システム（ DCS：Distributed Control System ）で監視・制御されている。に集中設置された監視制御盤（ OIS：Operator Interface

当社は，制御建屋の設計・建設を担当し，上記の中央監Station ）で運転・監視が行われる。中央制御室の外観を，視制御設備を納入したほか，各設備の更新も担当している。

図 2に示す。中央制御室には，ブロックと呼ばれる馬蹄（ば2.3 清澄機⑶てい）形をした各施設のOISが六つ配置されている。各ブ

清澄機（ 図 3 ）は，使用済み燃料をせん断・溶解した後ロックには，各施設のデータを収集・管理する工程管理用の溶解液中の不溶解性不純物を，2,000 rpmで高速回転する分離容器内で遠心力を利用して捕集した後，洗浄処理により除去するものである。この装置はフランスから導入した技術を用いたものであるが，プロセス性能を模擬液により実規模スケールで検証した上で，国内規格に準拠した溶接構造，耐震構造への設計見直しを行い，実規模の加震試験での機能検証を実施した後に，製作，納入した。
2.4

BUM ⑷

BUMは，臨界安全管理のために，使用済み燃料から放出されるγ線及び中性子線の量を測定し，同燃料の燃焼度及び残留濃縮度を非破壊で求める装置であり，使用済み燃料受け入れ・貯蔵施設（ 以下，F 施設と略記 ）の燃料貯蔵プール内に設置されている。F 施設では，残留濃縮度によっ
図 2．六ヶ所再処理工場 中央制御室て分別貯蔵しているため，燃料受け入れ時に燃料分別処理

中央制御室では，ブロックと呼ばれる馬蹄形に配置されたOISで各施設の運転・監視を行う。各施設のデータは，工場全体を統括管理する当直長用業務支援計算機に連結されている。

を行うための残留濃縮度の計測にもBUMが貢献している。
BUMの構造を図 4に，機能を表 1に，それぞれ示す。

Central control room of Rokkasho Reprocessing Plant

20

東芝レビュー Vol. 78 No. 3（ 2023 年 5 月 ）暴խ꧊ SPECIAL REPORTS

暴

燃料集合体受け入れ口

꧊

昇降機構用動力伝達シャフト
上部センタリング機構

水密中継箱
放出中性子検出器機構

昇降装置

着座台

図 5．廃ガス貯留設備（ 全 13 基 ）の外観臨界事故で発生した放射性物質を含む気体を貯留槽に滞留させ，大気への放射性物質の放出量を低減させる。

図 4．BUM の構造
使用済み燃料から放出されるγ線及び中性子線の量を測定し，燃料の燃焼度及び残留濃縮度を非破壊で求めるのに用いる。

Facility for waste gas storage (13 containers)

Structure of burn-up monitor

3.1 火災防護対策
安全機能を備えた施設が安全機能を喪失しないように，

表 1．BUM の機能

火災及び爆発の発生の防止と，万一これらが発生した場合

Functions of burn-up monitorの影響の軽減，消火を行う設備及び早期に火災を検知する
測定装置

第 1ステップ

第 2ステップ
BWR

第 2ステップ
PWR

機能の導入が要求されている。このため，延焼拡大防止の対象燃料

BWR 燃料PWR 燃料BWR 燃料PWR 燃料観点から，耐火要求のある躯体（くたい）の開口部と空調ダクトのそれぞれに，耐火シール及び防火ダンパーを設置しグロスγ分布（ 分離箱 ）
測定機能

中性子線（ 核分裂計数管 ）中性子線（ 核分裂計数管 ）Cs-137（セシウム137 ）（ゲルマニウム検出器 ）
運用方法
設置場所

通常測定ている。また，安全系ケーブルが敷設されているケーブルト
レイ及び中央制御室の床下に対しては，火災検知器の設置及び消火設備を追加で設置している。更には，各所の消火予備測定（ 第 1ステップ異常時 ）燃料仮置きピットA 系
燃料仮置きピットB 系困難区域に対しても，消火設備を追加で設置している。
3.2 溢水防護対策
安全機能を備えた施設が，施設内で発生した溢水事象により安全機能を喪失しないことが要求されている。このた

3．再処理工場しゅん工に向けた新規制基準適合への取り組み
福島第一原子力発電所の事故を受け，原子炉等規制法が改正・施行された。この原子炉等規制法への対応とし

め，溢水源となる系統には，遮断弁を設置することで施設内保有水量を限定させている。その上で，発生する溢水事
象に対し，エリアごとに評価した没水高さに応じて，貫通部へのシールなどを行うことで，防護対象となる設備への影響を排除している。て，深層防護の観点から地震や竜巻などの自然現象の想定

3.3 耐震評価・補強とその対策の強化に加え，火災や溢水（いっすい）などの安安全機能を備えた施設に対して，地震力に十分耐えるこ全機能の喪失を引き起こす可能性のある事象への対策の強とが要求されている。新規制基準用に策定された地震動に化が求められている。更には，従来考慮されていなかった対して，弾性状態にとどまるか，設備破損により機能喪失し多重事象に伴う重大事故を想定し，発生防止，収束，影ないかの評価を行い，機能喪失に至ると評価された設備は響緩和を考慮した対策の追加が要求されている。当社は，補強工事を実施している。

この要求基準（ 新規制基準 ）に適合させるため，当社納入

3.4 重大事故対策

施設・設備の改造設計・評価を行い，工事を実施してき設計上の想定を超える事象により，安全機能が喪失した

た。以下において，具体的な対策内容を述べる。

再処理工場向け主要技術と新規制基準に適合した安全性向上対策工事

場合に備え，喪失した安全機能の回復による重大事故の発21

生防止，重大事故の進展・拡大防止，施設内への放射性物質の閉じ込め機能の維持，放射性物質の除去による影響

文 献の緩和機能が要求されている。重大事故の一つである臨界⑴ 飯倉隆彦，ほか．最新の原子燃料サイクル技術．東芝レビュー．2007，

事故への対策として，臨界事故を検知するための検知器の⑵

62，11，p.23 ‒ 27．

設置，臨界を止めるための薬剤（ 可溶性中性子吸収材 ）の自動注入設備の設置，当該重大事故で発生した放射性物

中村健二，ほか．再処理施設運転訓練シミュレータ．東芝レビュー．
2004，59，7，p.39 ‒ 43．

⑶

芝野隆之，ほか．原子燃料サイクルへの取組み．東芝レビュー．2010，
65，12，p.43 ‒ 46.

質を含む気体を滞留させて大気への放射性物質の放出量⑷ 山口伸一，ほか．再処理工場 使用済み燃料の受入れ施設および貯蔵施を低減させるための廃ガス貯留設備の設置を実施している。

設の建設と試運転実績．東芝レビュー．1999，54，9，p.60 ‒ 64．

廃ガス貯留設備の外観を，図５に示す。

4．今後の取り組み
原子燃料サイクルの確立のためには，各原子力発電所の再稼働や施設の運転寿命延長方策だけではなく，使用済み燃料の再処理や混合酸化物（ MOX：Mixed Oxide ）などの燃料加工，更には廃棄物管理から埋設処分に至るまでの各処理・処分工程に応じた更なる原子力施設の増設や新規建設が必要となっている。
六ヶ所再処理工場における新増設の施設計画のうち，当社は，既設の低レベル廃棄物処理・貯蔵施設を手掛けた
経験を生かし，既存の設備では処理できないα核種を含む低レベル廃棄物の処理，貯蔵管理などを行うための新規施設の建設計画プロジェクトに携わっている。発生する廃棄物の処理要求や埋設処分などの事業動向，原子燃料サイクルにおける前後工程の施設の稼働スケジュールなどを踏まえて，最適な設備の構成を提案し，プロジェクトを推進していく。

5．あとがき三木 佑介

MIKI Yusuke

東芝エネルギーシステムズ（株）
パワーシステム事業部 原子力福島復旧・サイクル技術部

当社は，使用済み燃料の再利用という原子燃料サイクToshiba Energy Systems & Solutions Corp.

ルの確立に向けて，六ヶ所再処理工場の設計・調達・建設を担い，近年は新規制基準に適合した設備の評価・改造に携わってきた。また，今後，再処理工場のしゅん工に伴って増大する放射性廃棄物の安全・安定な処理・処分にも積極的に取り組んでいく。
当社は，原子燃料サイクルの実現に取り組むことにより，カーボンニュートラルの実現，エネルギーの安定供給に貢献していく。

22

前原 尚裕

MAEHARA Takahiro

東芝エネルギーシステムズ（株）
パワーシステム事業部 原子力福島復旧・サイクル技術部
Toshiba Energy Systems & Solutions Corp.

鈴木淳

SUZUKI Jun

東芝エネルギーシステムズ（株）
パワーシステム事業部 原子力福島復旧・サイクル技術部
Toshiba Energy Systems & Solutions Corp.

東芝レビュー Vol. 78 No. 3（ 2023 年 5 月 ）