東芝臨界実験装置 NCA
廃⽌措置計画認可申請
概要説明資料EO-19-021

2020年1⽉21⽇
東芝エネルギーシステムズ㈱原⼦⼒技術研究所© 2020 Toshiba Energy Systems

項目
1 NCA施設の概要
2 NCA施設の解体⼿順・⼯程
3 NCA施設の解体対象設備
4 核燃料物質の管理及び譲渡し5 核燃料物質の汚染の除去
6 核燃料物質⼜は核燃料物質に汚染された物の廃棄
7 廃⽌措置に伴う放射線被ばくの管理
8 廃⽌措置中に想定される事故の種類、程度、影響等
9 核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法
10 機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間
11 廃⽌措置に要する費⽤、実施体制、品質保証計画© 2020 Toshiba Energy Systems

1１.NCA施設の概要（１）〇NCA施設・設置者 東芝エネルギーシステムズ株式会社
・事業所 東芝エネルギーシステムズ株式会社
原⼦⼒技術研究所
・名称

東芝臨界実験装置（NCA)〇NCAの履歴・昭和37年 ⽇本原⼦⼒事業（株）が原⼦炉設置許可
・昭和38年 初臨界・平成元年 吸収合併により（株）東芝が設置者を承継
・平成25年 運転終了
・令和元年 吸収分割により東芝エネルギーシステムズ（株）が設置者を承継

NCA施設の外観

NCA装置の模式図© 2020 Toshiba Corporation

2１.NCA施設の概要（２）NCA施設の主要諸元など
使用目的
設置許可
初臨界
炉型式
熱出力
炉心タンク

動力用原子炉ならびに燃料要素等の原子炉物理実験
昭和37年 7月24日
昭和38年12月11日
低濃縮ウラン軽水減速非均質型臨界実験装置
最高 200W
上部開放型・アルミニウム製
直径 184 cm
高さ 200 cm

燃料

低濃縮二酸化ウラン
棒状燃料要素
アルミニウム被覆管

減速材
反応度制御

軽水
水位
微調整板

制御板（吸収材）

安全板（カドミウム）
微調整板（ボラル）

中性子源

ラジウム－ベリリウム

5枚
1枚© 2020 Toshiba Corporation

3２.NCA施設の解体⼿順・⼯程（１）
〇第１段階
・機能停⽌

炉⼼タンクに蓋設置（燃料と格⼦板を取出し）
運転に関係する設備の電源・制御系統から切離し制御盤の解体など
・燃料搬出の準備
燃料詰替え（燃料棒を開封、ペレットを容器に収納）〇第２段階
・原⼦炉主要設備の解体撤去〇第３段階
・気体廃棄物処理設備、液体廃棄物処理設備、その他機器の解体撤去
・放射性廃棄物の処理処分のための搬出・管理区域解除© 2020 Toshiba Corporation

4２.NCA施設の解体⼿順・⼯程（２）〇NCA廃⽌措置の全体⼯程〇各段階の開始について
・第１段階 機能停⽌措置
燃料搬出準備・第２段階 主要設備の解体
・第３段階 廃棄物の搬出等

廃⽌措置計画等の必要な許認可後燃料譲渡し先の決定、輸送⽅法の⾒通しが得られた後燃料搬出後に必要な許認可受けて研究所等廃棄物の処分場が稼働後必要な許認可受けて© 2020 Toshiba Corporation

5

３.NCA施設の解体対象設備
施設区分

装置

機器

原⼦炉本体

炉⼼タンク

炉⼼タンク本体、付属設備

格⼦板

格⼦板

解体

備考

施設区分

装置

機器

○

放射性廃棄気体廃棄物設備

排気処理装置、排⾵機、

○

物の廃棄施

排気ダクト、ダンパ設

給気系機器

○

廃⽔貯槽、廃⽔ポンプ○

屋外廃⽔配管・弁類○

ｲｵﾝ交換装置、ろ過装置、

×

炉⼼⽀持枠

炉⼼⽀持枠、吊上げ⾦具○

中性⼦源装置中性⼦源、キャスク、駆動装置

×

液体廃棄物設備

RI使⽤許可の線源として
保管

安全板装置

安全板、案内枠、駆動装置、安○全板台⾞
微調整板、案内枠、駆動装置○

⽔位制御装置

位置可変オーバフロー、⽔位制限○

排⽔弁、排出弁、配管

固体廃棄物設備

循環系統装置○樹脂塔、薬品計量槽、薬品貯槽、×

⽔モニタ系統施設

純⽔加熱装置電気ヒータ、容器○

廃⽔回路

排⽔ポンプ、配管・弁○○⽔モニタ検出器○

エリアモニタ○

ガスモニタ、ダストモニタ○

放射線モニタ盤○

ハンドフットモニタ○

野外モニタステーション

×

装置室、燃料室

床、壁×除染して、⼀般施設とし排気塔、吸気塔

排気塔、吸気塔の構造物

×て継続使⽤クレーン設備

天井クレーン

×

作業室内

フード

○

構造物（装置室）

作業架台、制御機構架台○

装置室遮蔽扉、密閉扉○

放射線モニタプ、配管・弁
○⽔サンプラ、⽔モニタポンプ、
配管・弁

流量計、電導度計、ブースタポン

空気圧縮機、ヘッダー、配管使⽤施設の設備として
利⽤○

操作空気圧装置

RI施設の設備として継続使⽤○

換器、貯⽔タンク
純⽔製造回路

×

廃棄物保管棟（未建設）

放射線管理

循環ポンプ、冷却⽔ポンプ、熱交固体廃棄物貯蔵室（廃棄物処理棟）○

炉⼼タンク排⽔回路

使⽤施設の設備として継続使⽤棟の設備）

ポンプ、配管・弁急速排⽔装置、○送⽔ポンプ （廃棄物処理レベルスイッチ、⽔位微調節装置
排出タンク（ダンプタンク）、給⽔

備考

貯留槽、保持槽、希釈槽、微調整板装置

炉⼼タンク給⽔回路

解体

原災法適⽤施設がなくなるまで維持

格納施設

計測制御系統核燃料取扱及び貯蔵施設

排⽔ピット（内容器）○

検出器

中性⼦検出器、ガンマ線検出器○

制御盤電源盤、制御盤、核計装盤○

⽔位計

⽔位計、⽀持具、配管

○

地震計等

地震計本体、温度計○

燃料室内設備

燃料吊り具、燃料台⾞○

燃料架台、燃料箱

○

その他

空調

制御室空調機

電源設備（炉関係）

接触器盤、配電盤等○© 2020 Toshiba Corporation○

6

4.核燃料物質の管理及び譲渡し〇核燃料物質の保管管理
・燃料詰替えまで運転中と同様に、臨界実験棟燃料室に保管し管理する。
・燃料詰替えから搬出まで燃料詰替えは実験装置室内で⾏うことから、⼀部の燃料は実験装置室内に保管する。
（残りの核燃料は燃料室に保管）〇核燃料物質の譲渡し・国外の原⼦⼒事業者に譲渡す予定
・引取り先の受け⼊れや輸送⽅法の関する検討を実施予定© 2020 Toshiba Corporation

7

5.核燃料物質の汚染の除去〇汚染の分布とその評価⽅法(1)放射化汚染物質
・添付書類四に⽰す放射化計算(MCNP-ORIGEN)
・炉⼼タンク内の機器（炉⼼⽀持枠︓SUS製）
・放射化放射能量 約6.6×105 Bq
・主要核種 Fe-55、Co-60、Ni-63等(2)⼆次汚染物質
・炉⽔、排⽔、排気に接する機器（部分）・表⾯汚染密度は表⾯汚染濃度計で測定→検出限界以下（0.2Bq/cm2） この値で算定。
・⼆次汚染放射能量 約6.6×105 Bq(3)燃料棒被覆管等の廃棄物（今後発⽣）・推定放射能量 約2.1×108 Bq© 2020 Toshiba Corporation8

6.核燃料物質⼜は核燃料物質に汚染された物の廃棄(１）〇放射性気体廃棄物
・運転中と同様に、気体廃棄物処理設備（排気ダクト、排⾵機、排気フィルター、排気筒）を通じて、排気モニターで監視しながら排気する。
・第１段階では、燃料詰替え時に詰替え設備からの排気が気体廃棄物となる。（添付書類⼆で評価）〇放射性液体廃棄物
・運転中と同様に、液体廃棄物処理設備（排⽔ポンプ、廃⽔貯槽、排⽔管、希釈槽）を通じて排⽔する。
排⽔中の放射能濃度は、廃⽔貯槽及び希釈槽の両⽅で測定を⾏い、排⽔中の濃度限度を⼗分下回ることを確認する。
© 2020 Toshiba Corporation

96.核燃料物質⼜は核燃料物質に汚染された物の廃棄(2）〇放射性固体廃棄物
・運転中の固体廃棄物は、廃棄物処理 棟の固体廃棄物貯蔵室に保管・廃⽌措置で発⽣する解体物は、臨界実験棟の燃料室・実験装置室内に保管・その後、廃棄物保管棟を建設して、運転中廃棄物と解体物とを併せて保管する。

© 2020 Toshiba Corporation106.核燃料物質⼜は核燃料物質に汚染された物の廃棄(3）〇放射性廃棄物の発⽣量
材質

設備・機器

アルミニウム(A5052)炉⼼タンク、排出タンク、被覆管部材、アルミ製配管など
炉⼼⽀持枠、廃⽔配管など

ステンレス鋼(SUS304)
炭素鋼(SS400)気体廃棄物処理系の機器（ダクト等）

その他

燃料詰替えの装置及び詰替え作業により発⽣する廃棄物など

合計

重量（ｔ）

放射能レベルの 放射能レベルの 放射性物質と⽐較的低い物 極めて低い物して扱う必要のない物
－－－

3.1
3.0
3.4－
－－－

0.3－－

9.8－

備考
ドラム⽸41本
ドラム⽸15本
ドラム⽸17本

ドラム⽸10本

ドラム⽸83本

・上記のほか、「放射性廃棄物でない廃棄物の推定発⽣量は、約43ｔである。
・⼆次汚染物質の廃棄物は、保守的に表⾯汚染密度測定の検出限界値を汚染密度として評価し、「放射能レベルの極めて低い物」に分類した。
排出タンク、炉⼼タンク、配管、ダクトなどは、施設外に搬出するまでにクリアランスレベル以下であるか測定を⾏って、再分類する予定である。

© 2020 Toshiba Corporation11

7.廃⽌措置に伴う放射線被ばくの管理（1）〇平常時の公衆被ばく線量（第１段階）
第１段階では、放射性廃棄物となるような機器の切断などの作業は⾏わないので、公衆被ばくの可能性のある作業は燃料詰替え作業である。
燃料詰替え作業による公衆被ばく線量を評価した。
(1)燃料中の希ガス・よう素の放出
燃料中の希ガス・よう素の全量が放出されたと想定した被ばく線量は、 6.8×10-8μSv、3.4×10-7μSvである。
(2)ウラン（気体状物質）の放出
燃料ペレット詰替え時に燃料のごく⼀部が浮揚性の微粒⼦になって気体廃棄物設備を通じて、外部に放出されることを想定する。１
年間作業する場合の被ばく線量は、 8.4×10-4μSvである。
いずれも指針の線量⽬標値の年間50μSvより⼗分⼩さい。
© 2020 Toshiba Corporation

12

８.廃⽌措置中に想定される事故の種類、程度、影響等（1）〇影響の⼤きい事故事象の選定と影響評価（第１段階）
第１段階では、放射線影響の可能性のある作業は燃料詰替え作業。
燃料詰替え作業時における事故事象を選定。
(1)取扱い中の燃料（容器）の落下
取扱い中に燃料容器を落下させる。燃料の⼀部が排気中に⾶散し、気体廃棄物設備を通じて外部に放出される。
⾶散率が低いこと、排気フィルターや排気筒経由で放出されること等から外部への放射線影響は⼩さい。
(2)燃料詰替え装置内での⽕災
燃料詰替え装置内で⽕災発⽣。詰替え中の燃料が被⽕災する。
⽕災時なので地表拡散を想定。公衆被ばく線量を評価。
公衆被ばく線量は、7.6×10-3mSv。
© 2020 Toshiba Corporation

13

８.廃⽌措置中に想定される事故の種類、程度、影響等（2）〇影響の⼤きい事故事象の選定と影響評価（第１段階）(3)排気フィルターの被⽕災施設内の⽕災により、排気フィルター被⽕災する。
燃料詰替え作業中に蓄積した燃料（浮揚性の微粒⼦）の全量が、地表拡散で放出されると想定し、公衆被ばく線量を評価。
公衆被ばく線量は、3.4×10-3mSv。
いずれの事象も、判断基準の5mSvより⼗分⼩さい。

© 2020 Toshiba Corporation14

９.核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法（１）〇残存放射性物質の評価(1)放射化汚染物質
NCAの運転で発⽣する中性⼦による機器等の放射化物質。
MCNP、ORIGENコードによる放射化量の計算(運転停⽌後10年)→ 図 参照。
炉⼼タンク内機器（炉⼼⽀持枠、炉⼼タンク、格⼦板）の放射能量の評価。
→ 表 参照。
炉⼼タンク外部 材質別に放射能濃度を計算 →クリアランスレベル
より⼗分⼩さい値。 Co-60が主で、炉⼼タンク直近でクリアランスレベ
ルの２~３％程度（値の⼤きいSUSの場合）。
放射化放射能量は、約6.6×105Bq。（炉⼼⽀持枠が主）© 2020 Toshiba Corporation15

９.核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法（２）(2)⼆次汚染物質
炉⽔、排⽔、排気による汚染物質。
炉⽔、排⽔、排気に接している主な機器（炉⼼タンク、排出タンク、廃⽔貯槽など）の内表⾯を汚染サーベイメータで測定した。
→すべて検出限界（0.2Bq/cm2）以下
表⾯汚染密度を検出限界値として⼆次汚染放射能量を算定。
⼆次汚染放射能量は、約6.6×105Bq。
(3)燃料被覆材等の汚染物質（今後発⽣）
今後、燃料詰替えで発⽣する被覆材等の汚染物質の放射能量を算定。
→被覆材等の汚染放射能量は、約2.1×108Bq。
© 2020 Toshiba Corporation

16

９.核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法（３）
核データ ライブラリ（JENDL 4.0）

中性子束分布の評価（MCNP6.1）

放射化汚染物質の原子炉運転履歴

放射能濃度評価（ORIGEN2.1）

設備の組成データ

放射化汚染物質の放射能濃度

設備の材質・物量データ

放射化汚染物質の放射能量

図

放射化汚染物質の放射能量の評価手順© 2020 Toshiba Corporation17９.核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法（4）表

炉心タンク内部機器の放射化放射能量の評価値（運転停止10年後） 単位：Bq
核種

炉心支持枠

炉心タンク*1

格子板*1

合計(SUS304)(A5052)(A5052)

3H

5.39×102

2.86×103

1.21×105

1.24×105

14C

5.86×102

8.47×10-5

3.58×10-3

5.86×10236Cl

1.23×101―

1.23×101

41Ca

1.07×10-1

3.84×10-2

1.62×100

1.77×10054Mn

1.74×100

4.90×10-4

1.65×10-2

1.75×10055Fe

3.80×104

1.45×101

6.13×102

3.86×10460Co

1.21×105

1.06×101

4.55×102

1.21×105

59Ni

4.28×103

2.79×10-1

1.18×101

4.29×103

63Ni

3.71×105

2.85×101

1.18×103

3.72×10565Zn

9.92×10-3

1.28×10-3

5.50×10-2

6.62×10-2

94Nb

5.85×100――

5.85×100

95Nb

1.24×10-4――

1.24×10-4

99Tc

3.02×10-1――

3.02×10-1

108m Ag

3.42×100

1.84×100

8.06×101

8.59×101110m Ag

5.60×10-4

1.84×10-4

8.72×10-3

9.47×10-3

134Cs

2.10×100――

2.10×100

137Cs

4.24×10-4――

4.24×10-4

133Ba

1.68×101――

1.68×101

152Eu

1.61×102――

1.61×102154Eu

8.96×100――

8.96×100

合計

5.35×105

2.92×103

1.23×105

6.62×105―© 2020 Toshiba Corporation

18９.核燃料物質による汚染の分布とその評価⽅法（５）
表 二次汚染物質の放射能量の評価値
機器・設備

内⾯積（cm2）*1

表⾯汚染密度

放射能量(Bq)

備考(Bq/cm2)*2
炉⼼タンク

1.4×105

0.2

2.8×104

位置可変オーバーフロー、⽔位微調節装置、⽔位制限レベルスイッチ

1.0×105

0.2

2.0×104排出タンク

2.1×105

0.2

4.2×104

樹脂塔

4.0×104

0.2

8.0×103

配管、弁など2.0×105

0.2

4.0×104

格⼦板

4.0×1050.2

8.0×104

排⽔ピット、廃⽔貯槽

8.3×105

0.2

1.7×105排⽔管

3.8×105

0.2

7.6×104

排気ダクト

1.0×106

0.2

2.0×105

合計

3.3×106

炉⼼タンク給⽔回路・排⽔回路、純⽔製造回路など

廃⽔回路、液体廃棄物設備

6.6×105*1 炉水、排水、排気に接する面積*2 表面汚染密度は、保守的に測定の検出限界値とした。
© 2020 Toshiba Corporation

19

10.機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間（１）
施設区分

設備

機器

台数

維持すべき機能維持すべき期間

原子炉本体

廃水回路

排水ポンプ・配管・弁一式

排水機能

排水ピット（内容器）

一式

排水保持機能液体廃棄物の発生が終 了す るま で又 は代 替措 置を 設けるまで

燃料吊具、燃料台車一式

燃料棒取扱い機能

燃料ペレット詰め替え作業終了時まで

燃料ペレット詰め替え設備一式

燃料棒開封・詰め替え機能

第1段階工事で設置し、燃料搬出まで機能を維持する

燃料架台、燃料箱一式

燃料棒貯蔵機能

燃料ペレット詰め替え作業終了時まで

鋼製容器一時保管棚一式

燃料貯蔵機能第1段階工事で設置し、燃料搬出まで機能を維持する一式

放射性物質の漏えい防 止の障 壁 及 び 放 射 線 遮 蔽 体 と し 建屋の管理区域を解除するまでての機能

排 風 機 ・ 排 気 処 理装 置・ ダンパ・排気ダクト一式

気体廃棄物の処理機能廃止措置による気体廃棄物の発生が終了するまで

給気系装置

一式

給気機能

同上

一式

液 体 廃 棄 物 の 貯 留 、 移 送 の 液体廃棄物の発生が終 了す るま で又 は代 替措 置を 設け機能るまで一式

液体廃棄物の処理機能

解体しない

固体廃棄物貯蔵室

一式

固体廃棄物の貯蔵機能

固体廃棄物保管棟の運用開始まで

固体廃棄物保管棟

一式

同上

第2段階工事の時期に合わせて建設し、固体廃棄物の搬出完了まで機能を維持する

ガンマ線エリアモニタ

4台
1台

放射線モニタ機能

燃料の搬出まで

ガスモニタ
ダストモニタ一式

同上

気体廃棄設備の使用終了まで（汚染検査室）ハンドフットモニタ

1台

手足衣服の汚染モニタ機能

出入管理の終了まで又は代替措置を設けるまで（野外）

野外モニタステーション

2基

野外放射線モニタ機能

解体しない

燃料取扱設備核 燃 料 取扱 及び貯蔵施設
燃料貯蔵設備

格納施設

臨界実験棟

実験装置室、燃料室制御室他

気体廃棄物設備

放 射 性 廃棄 物の液体廃棄物設備
廃棄施設

廃 水 貯 槽 ・ 廃 水 ポン プ・ 廃水
配管・弁液 体 廃 棄 物 処 理 設備 （イ オン
交換装置・ろ過装置・ 貯留槽・保持槽・希釈槽）

固体廃棄物設備
放射線モニタ（装置室,燃料室等）

放射線管理施設© 2020 Toshiba Corporation

20

10.機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間（２）・燃料詰め替え設備
燃料譲渡しの輸送のために、燃料ペレットを燃料棒から輸送用の鋼製容器に詰め替える。
この作業を実験装置室内に設置する燃料詰め替え設備（グローブボックス）内で行う。
・鋼製容器の一時保管棚
燃料ペレットを入れた鋼製容器を一時的に保管するための棚を実験装置室と燃料室に設置する。
・燃料詰め替え設備と鋼製容器の一時保管棚は、燃料搬出後に解体撤去する。
© 2020 Toshiba Corporation21

10.機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間（３）

燃料詰替え設備（グローブボックス）

実験装置室

一時保管棚
鋼製容器

架台

燃料詰替え設備の配置概要© 2020 Toshiba Corporation22

10.機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間（４）燃料詰め替え設備
・耐震性 ︓ ⽔平加速度 0.3 G・グローブボックスの規格（JIS Z 4808:2002）
・未臨界性については、冠⽔状態で未臨界となる取り扱い量とする。

燃料詰替え設備（グローブボックス）概要図© 2020 Toshiba Corporation2310.機能を維持すべき施設、性能、維持すべき期間（５）
鋼製容器の⼀時保管棚・容 量 ︓ 実験装置室 鋼製容器 48個
燃料室
鋼製容器 208個
・耐震性 ︓ ⽔平加速度 0.3 G
・未臨界性︓ 冠⽔状態で未臨界となる構造とする

鋼製容器の一時保管棚© 2020 Toshiba Corporation24

1１.廃⽌措置に要する費⽤、実施体制、品質保証計画(1)廃⽌措置に要する費⽤の⾒積もり
・廃⽌措置費⽤約５億円（施設解体、廃棄物処理処分）
・燃料譲渡し費⽤ 譲渡し先が決定し、処理⽅法や輸送⽅法が明確になった段階で⾒積り予定(2)廃⽌措置の実施体制
・保安規定による保安管理体制
・臨界実験装置主務者（廃⽌措置主任者）任命
・必要な技術者の確保、保安規定に基づく教育(3)品質保証計画
・保安規定において、所⻑をトップマネジメントとする品質保証計画
・品質保証計画に基づき廃⽌措置に係わる業務を実施© 2020 Toshiba Corporation25

以上© 2020 Toshiba Corporation26