日本原子力学会水化学部会 第26回定例研究会
日時：平成28年3月15日（火）場所：秋葉原UDXビル

大学における人材育成の取り組み：東北大学を例として ①
量子エネルギー工学専攻での教育活動
東北大学 大学院工学研究科
量子エネルギー工学専攻
渡邉 豊
11

東北大学工学部（5学科体制）(234)

機械知能・航空工学科
p 機械システムコース / Mechanical Systems
p ファインメカニクスコース / Finemechanics
p 航空宇宙コース / Aerospace Engineering
p ロボティクスコース / Robotics
p 量子サイエンスコース / Quantum Science and Energy Engineering (35)p エネルギー環境コース / Environment and Energy Engineeringp 機械・医工学コース / Environment and Energy Engineering
機械系・環境系と共通の基盤となる科目 ＋ コース独自の専門科目
大学院(機械系と共通の入試制度）

量子エネルギー工学専攻 (38)原子や電子などの振る舞いを理解する『量子』という概念を基礎に、核融合を含む原子力エネル
ギーや放射線の高度利用を展開する工学分野を構築し、その人材の育成を行う。

2

東北大学量子エネルギー工学専攻の教育・研究の体制

生活環境
早期復旧
技術研究
センター

医工学
環境科学

東北大学

p 核融合を含む
原子力エネルギーの利用

工学研究科18専攻

p 医療・環境科学等への放射線の高度利用

量子エネルギー
工学専攻 基幹(専任）講座
4講座14分野

協力講座

機械系4専攻・先端材料強度科学
研究センター

多元物質科学研究所

p 大規模プラントの安全・保全、放射性廃棄物の処理・処分等

技術社会
システム専攻土木工学専攻4講座6分野金属材料研究所

サイクロトロン
RIセンター

量子エネルギー材料科学
国際研究センター

複数の専攻、研究所との協力体制を含めた大学院（専門科目・基盤科目）ｶ
ﾘｷｭﾗﾑの構築
3

量子エネルギー工学専攻の講座構成
専任（基幹)講座（4講座14分野, 教授8, 准教授10, 助教
分野
講座
分野
9） 講座
エネルギー物理 核融合・電磁工学分野
工学講座
核融合プラズマ計測学分野

原子核システム
安全工学講座粒子ビーム
工学講座

高エネルギー材料工学分野
粒子ビームシステム工学分野

中性子デバイス工学分野

応用量子医工学分野

炉システム工学分野

放射線高度利用分野(六ヶ所村分室)

原子力地質工学分野

核燃料科学分野(六ヶ所村分室)

核エネルギーシステム安全工学
分野
エネルギー物理工学教育分野

量子保全工学分野
先進原子核
工学講座

先進原子核工学分野(生活環境早期復旧技術研究センター)

協力講座（4講座6分野）
講座

分野

講座

分野

エネルギー材料工学講座（金属材料研究所）

材料照射工学分野

アクチノイド物性工学分野

原子力材料工学分野

量子物性工学講座（金属材料研究所）

エネルギー化学工学講座（多元物質科学研究所）

エネルギーシステム
研究分野

加速器放射線工学講座（サイクロトロンラジ

加速器保健物理工学分野

オアイソトープセンター）

量子機能材料工学分野

4

基礎を重視し応用力を鍛える一貫した工学教育
炉主任、放射線取扱主任、技術士
前期課程

原子炉実習
（KUCA）

原子力材料実習（大洗）

放射線高度利用学

先進原子力総合実習(プラズマ計測、材料損傷・評価、加速器、流動、コンクリート評価等)

炉物理

大学院

原子力安全

原子炉工学

４年生

保全工学

原子炉安全・設計学

量子機械学

炉材料

核燃料

核融合

加速器工学
放射線安全工学

材料照射工学

廃棄物処理処分

プラズマ物理学

バックエンド基礎実験

学外研修（弥生炉実習）

バックエンド基礎

・ＲＩ全学講習会を受講

機械知能・航空実験 II （放射線、放射化学）

３年生

中性子輸送学

原子力学応用
研修 II

原子力学基礎研修 I

流体・熱・材料力学研究室配属
学部2年生からの
原子力関連基礎教育

２年生

放射化学

量子サイエンスコース 約40名
材料科学

数学（解析・幾何）、物理（力学・電磁気学・量子力学）、化学（溶液化学、電気化学）
5

1年生

科学技術とエネルギー（全学教育科目) 原子力利用 1セメ・2セメに計350名受講

研究テーマ（キーワード例）
原子力ｴﾈﾙｷﾞｰ利用 放射線の高度利用核融合炉の開発

放射線計測技術による診断（PET）

原子力システムの高度化と安全性向上・保全技術の高度化

イオンビームによる高精度元素分析（PIXE）

核燃料サイクル技術の確立

イオンビームによる材料の微細加工・改質

放射性廃棄物の低減技術の開発・処分技術の高度化

イオンビームによる医療用RI製造手法開発

原子炉の安全な廃止措置技術開発

粒子線治療
システム

サブミリビームライン

研究マップ 一例 （核燃料サイクル関連） 写真は教員の一部になります
核融合炉・高速炉・軽水炉を含めた広範囲な中性子エネルギースペクトルを利用することによる放射性廃棄物を低減するための技術開発と, プルトニウムゼロエミッションサイクルの確立を最終的な目標
石井教授
高橋教授
橋爪教授 江原准教授 遊佐准教授
人見
准教授

岩崎教授

Pu、高次Ｐｕ
ＡＤＳ・核融合炉

先進高速炉（Na冷却、ガス冷却）

Flibeブランケッ
トに添加：核融合炉で発生する
14 MeV中性子
で核変換処理SPAP

Ac(Np,Am)

松山准教授 寺川准教授
金准教授

新医療応用等希土類

分離

Sr, Cs
分離

北島准教授

Pu
Cm

先
進
再
処
理

貯蔵
(熱源利用）

AP

軽水炉
長谷川教授
野上准教授

一部ＦＰ

地層処分等

ＡＤＳ：加速器駆動原子炉、 SP：核破砕生成物 AP：放射化廃棄物、
Ac：アクチニド、FP：核分裂生成物, Flibe (LiFとBeF ): 溶融塩冷却材

11
新堀教授

三村教授

渡邉教授

原子力人材育成事業開始①②

大震災・福島事故
③

非原子力

比率（％）

再増加傾向？

着実な増加①原子力研究基盤(環境）整備ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ(H19-H21)「核燃料サイクル関連技術の教育研究基盤の整備」②原子力コア人材育成ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ(H20-H21)「実践的保全工学を担う持続的人材育成研究教
育コースの構築」③原子力コア人材育成ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ(H22-H23)「実践的保全工学の理解に基づく学際的人材育
成教育システムの構築」④復興対策特別人材育成事業(H25-H27)「原子炉安全性向上に資する実践的教育システ
ムの構築−シミュレーション技術を活用した横断型新世代原子力人材の育成」

原子力（電力、メーカー、関連企業）

修了年度

東北大学大学院工学研究科量子エネルギー工学専攻（大学院）の就職状況の推（平成25年度「復興対策特別人材育成事業」公募申請書（東北大学）より抜粋）

卒業生の進路の最新状況
2015年4月入社＜修士＞
IHI、旭硝子、いすゞ、オリンパス、関西電力、キヤノン、栗田工業、コマツ、JFEスチール、島津製作所、デンソー、東芝ソリューション、東京電力、新潟原動機、東北電力、日本海事協会、日本原子力研究開発機構、
日本航空、日立製作所、北海道電力、三菱化学エンジニアリング、三菱重工業、宮城県、明電舎 など＜博士＞
東北大学、日本原子力研究開発機
構、Pacific Northwest National
Laboratory (米国国立研究所)など

2014年4月入社＜修士＞
IHI、NGK、コマツ、JR東日本、JFE
スチール、JFEエンジニアリン、JPower、島津製作所、住友重機械
工業、デンソー、東芝、東北電力、
東京電力、新潟原動機、日本原子力研究開発機構、日本原燃、日本
航空、日立製作所、日立造船、日立
ハイテクノロジーズ、日立パワーソリューションズ、フジクラ、富士通、富士電機、北陸電力、三菱ガス化学、
ミネベア、YKK AP など
＜博士＞
東北大学

就職活動については、就職担当教員が情報提供や面接練習などで全面的に支援

震災以降 (2011.3以降)の専攻の主な動き
・生活環境早期復旧技術研究センターの設置（センター長 石井教授: 本学リサーチプロフェッサー）平成24年度4月より「放射性物質によって汚染された生活環境の復旧技術の開発」プロジェクトを推進（H25.10 非破壊式の放射能検査機器を開発（水揚げした魚をそのまま測定））・六ヶ所村分室移行「新原子力利用研究分野の開拓」(H21年度開始）H25年度一般経費化
・復興対策特別人材育成事業：原子炉安全性向上に資する実践的教育システムの構築―シミュレーション技術を活用した横断型新世代原子力人材の育成―(H25-H27)
・公開講座：福島事故以降の安全学に向けて / 軽水炉安全セミナー (保全・活断層）
・国際廃炉研究開発機構（IRID）への協力: 文科省、IRID 共催 東京電力福島第一原子力発電所の廃炉に向けた研究開発計画と基盤研究に関するワークショップ開催協力(H25.11)

・直接処分に関連するJAEAとの共同研究を開始(H25.11〜)
・先進核融合炉工学総合実験棟の完成(H26.1)
・青森県 原子力人材育成・研究開発拠点施設整備事業への立案協力(H26年より予算化）

六ヶ所村分室

生活環境早期復旧技術
研究センター

先進核融合炉工学総合実験棟

H25年度 科研費(基幹講座）: 基盤A 6件, B 3, 若手A 2, 若手B 4, 萌芽 6, スタート支援 1 (計22件)

10

まとめ

東北大学における原子力教育の特色と展開• 学部低学年から大学院までの一貫した原子力教育• 多角的な連携と協力

p地域連携：原子力エネルギーの拠点地域−東北・青森・六ヶ所村、青森県、日本原燃、東北電力、東京電力、電源開発、八戸工大等
・六ヶ所分室、大学院出前講義、量子エネルギーフォーラム等

・原子力共生活動（地域との連携教育、専攻独自のプロジェクト）

p産官学連携p大学間連携p学内多部局・多分野連携
p世代間連携11日本原子力学会水化学部会 第26回定例研究会
日時：平成２８年３月１５日（火）場所：秋葉原UDXビル＋

大学における人材育成の取り組み：東北大学を例として ②『廃止措置のための格納容器・建屋等信頼性維持と廃棄物処理･処分に関する基盤研究及び中核人材育成プログラム』概要
東北大学 渡邉 豊

内 容＋

1. 事業概要
2. 具体的研究の概要(1) 格納容器・建屋等の健全性・信頼性確保に関する基礎・基盤研究(2) 燃料デブリの処理と放射性廃棄物の処分に関する基礎・基盤研究
3. 教育プログラムの構築、研究推進
4. まとめ13

＋
廃止措置のための格納容器・建屋等信頼性維持と廃棄物処理・処分に関する基盤研究および中核人材育成プログラム

再委託(1)-①,(1)-③

研究課題(１) 格納容器・建屋等の健全性・信頼性確保のための基礎・基盤研究(GM：渡邉)①鋼構造物腐食・防食TG

福
島
大
学

教育研究
連携強化

③検査技術開発
TG

研究課題(２) 燃料デブリ処理と放射性廃棄物の処分に関する基礎・基盤研究(GM：新堀)②コンクリート構
造物評価TG④補修技術開発
TG⑤遠隔技術TG①デブリ性状把握・処理技術TG②放射性廃棄物
処分TG③社会的受容性TG

教育カリキュラム
原子炉廃止措置工学プログラム

大学院
キャリアパス

意見交換
助言

再委託
(1)-①,(2)-②

共同研究・研究協力・情報交換
教育（セミナー、インターンシップ）

包括連携（研究＆教育）

教育研究
連携強化

福
島
高
専

大学院
キャリアパス

JAEA

国内
IRID、 日立GE、東芝、三菱重工、鹿島建設、電中研、東京電力、 NIMS 等
国外（検討中候補） 仏原子力・エネルギー庁研究所、仏国立応用科学院リヨン校、

専門家会議

・鋼構造物腐食 ・コンクリート構造物健全性 ・非破壊検査 ・補修工法 ・遠隔技術 ・燃料デブリ処理 ・放射性廃棄物処分
・リスクコミュニケーション等の分野における専門家、 廃止措置R&D実施機関の技術者および研究者

14＋

東北拠点における基盤研究と人材育成【基盤研究】 現場ニーズが高く、かつ本学の研究ポテンシャルが高い分野（１）格納容器・建屋等の健全性・信頼性確保のための基礎･基盤研究→『放射性物質閉じ込め機能』と『安定冷却』の維持（２）燃料デブリの処理と放射性廃棄物の処分に関する基礎･基盤研究→科学的・合理的な処理・処分方法の策定【人材育成】「原子炉廃止措置工学ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑの設置」①原理・原則に立ち戻って課題解決を図る能力②課題の本質（幹と枝葉）を的確に見分ける能力③異分野専門家との高度コミュニケーション・協働能力

合理的な
道筋は？
クリティカル
パスは？

状況が変化する廃止措置工程への的確
かつ重層的対応能力を持つ中核人材Ø 基盤研究への主体的参加
Ø 専門家との議論

専門的カリキュラムによる教育
15

＋

材料科学
ＴＧ(1)-①
鋼構造物腐食･防食
ＴＧ① 鋼構造物腐食･防食（福島高専との連携）

量子ｴﾈﾙｷﾞ

目標 格納容器･注水配管などの防食と長期寿命予測技術の基盤構築

冷却・遮蔽のため水環境の維持が必須＝腐食リスクとの共存
1. 放射線下での劣化塗膜下の腐食速度と形態を推定できる数理モデルの開発
2. 複合影響下での局部腐食発生･進展による強度低下推定モデルの開発
3. 強度評価・検査・補修と連携した長期健全性維持
内容 Ø対象：炭素鋼･低合金鋼
Ø要求性能：①腐食モードの予測(均一/局部・割れ)②腐食進展速度の予測
Ø特殊性：多様・特殊な環境条件
温度、Cl 濃度、pH、酸化剤（電位）、イオン種と濃度、流速、放射線、劣化塗膜

冷却系配管
（炭素鋼）

Ø腐食機構・支配因子の解明⇒数理モデル化⇒時間
的かつ空間的に網羅的な予測⇒検査との連携
Ø腐食抑制剤の効果とリスクの評価、作用機構解明(IRID公開資料(2013年)」より)

年次計画 H26：模擬劣化試料・試験技術手法の整備、H27〜H28：主要因子の単独影響評価、数理モデル開発着手、H29〜H30：複合影響評価と数理モデルへの反映、抑制剤の評価

16

＋TG② コンクリート構造物評価
TG(1)-②
コンクリート構造物評価

土木工学
都市・建築

目標 廃炉完了までのコンクリート構造物の要求機能維持に対する評価と対策
Ø 長期挙動予測も含めた精確な健全性評価
Ø 必要に応じた補修／補強の要否判定
要求機能： 大規模余震下でも、構造／放射性物質の閉じ込め／安定冷却を維持。デブリ取り出し工法の特性（冠水等）を考慮
内容

構造物の性能評価／補修・補強法

構造物や材料に対する外乱の履歴と影響

短期

既往の技術・知見に基づく評
価と問題点の検討

中期

材料劣化・構造損傷など複合要因を考慮した解析の確立• 荷重・外力の履歴の調査• 性能変化に大きな影響を及ぼす要因の抽出と定量評価

長期

将来的な経年変化予測の導入と一般的施設への展開• 高度かつ複合的要因*による材
料特性の変化解析/構成則導出• 実測データとの照合によるフィー
ドバック*中性化、鉄筋腐食、飛来塩分、

地震動、爆発、放射線．．．．

効果

他の原子力施設•経年の影響も含めた性能評価•耐震裕度評価の精度向上

一般建築／土木構造物• 経年の影響も含めた性能評価• 爆発・火害など過大外力を受けた構
17
造物の健全度評価＋TG(1)-② コンクリート構造物評価

土木工学
都市・建築

廃炉完了までのコンクリート構造物の要求機能維持に対する評価と対策

健全性の評価期間 （20〜40年）

運転開始（1971年〜1978年）

建設時

2011年3月11日（建設後約40年）

3.11震災前

2051年
（廃炉）

3.11震災後

将来（廃炉まで）

地震動

設計用地震動と応答

中小地震の記録
ひび割れ・損傷

本震・余震の記録
ひび割れ・損傷想定する地震動のレ
ベル

爆発

なし

なし

衝撃荷重の大きさ・影響
範囲、ひび割れ・損傷

・・・・

放射線

なし

通常運転時の低レ
ベル放射線

炉心溶融による高放射線

・・・・

熱

水和熱

通常運転時の熱炉心溶融による高温
注水による急速な冷却

・・・・

塩分

なし

飛来塩分

海水（津波／冷却時）

飛来塩分・腐食の予測【材料特性】 【部材性能】 【建屋性能】の3レベルでの評価

18

流体研
（福島大学と連携） 材料科学＋

TG③ 検査技術開発
TG(1)-③検査技術開発
目標

非破壊検査による格納容器重要部位の長期健全性保証

安定冷却と放射性物質閉じ込めの為の構造健全性の観点から、非破壊検査・モニ
タリング技術適用の基礎的開発を行う。（遠隔操作の観点でのFS：TG(1)-⑤と協働）
内容

手法１：電磁超音波共鳴法
Ø 共鳴法による高精度肉厚評価
Ø 接触媒質不要（高温多湿環境に適応）Ø 粗い表面において送受信可能
適用例：局所減肉懸念部位のモ
ニタリング

減肉オンラインモニタリング＊

大規模減肉試験ループに設置したプローブ＊ 浦山良一，内一哲哉，高木敏行，兼本 茂，電磁超音波共鳴法による配管減肉オンライン
モニタリング，保全学, Vol. 11 (2013), pp. 83-89.

手法２：電磁アレイプローブによる材料劣化・き裂検出
適用例 Ø 含水したサンドクッションによる格納容器外面の腐食検査
Ø 燃料プールのライナーの局部腐食検査・モニタリング
課題と解決方法 Ø 対放射線性の評価 （JAEA高崎研との連携)
Ø 局所減肉の評価精度 （鋼構造物腐食・防食TGとの連携）
Ø プローブの設計（福島大学との連携）
19

＋

TG③ 検査技術開発
TG(1)-③
検査技術開発材料科学

かぶり約20mm超のコンクリート埋設部分腐食鉄筋 腐食領域把握

手法３：テラヘルツ波を用いた非破壊検査

課題と解決方法
THz波スペクトル
データベースの構築
各種金属、腐食生成物

かぶり 約30mm

適用例 Ø 鉄筋コンクリートの構造健全性評価

直径10ｍｍφ鉄筋

Ø 金属に対する高い反射特性→ 金属表面状態( 腐食等 )の診断に
Ø 発振器・検出器ともに小型→ ロボット等への搭載、遠隔操作へ腐食していない
非腐食領域
領域

鉄筋腐食領域
鉄筋腐食領域

コンクリートに埋設された鉄筋の腐
非腐食領域
鉄筋腐食領域
食状態を、領域的に可視化するこ
コンクリートに埋設された鉄筋の腐蝕状
腐食していない領域
鉄筋腐食領域とができた。
態を、領域的に可視化することが出来た。
*黒いドットはノイズによる＊黒いドットはノイズによるかぶり〜20ｍｍ
かぶり〜20mm
かぶりの増大・水の存在により識別は困
かぶりの増大・水の存在により識24
難になる。
別は困難になる。

THz波イメージング
診断装置の開発(小型化・高速化)
遠隔TGとの連携

THz波イメージングによる構造材欠陥診断
腐食TG／ｺﾝｸﾘｰﾄTGとの連携

年次計画 Ø平成26 年度〜27 年度は要素技術の開発・基本的フィージビリティの評価
Ø平成28 年度〜29 年度は実機条件等をより詳しく考慮した上での基盤技術開発
Ø平成30 年度は開発された基盤技術の適用性評価と残された課題の整理

波及効果 経年劣化が懸念される橋梁やダムなどの社会インフラの保全技術として応用 20

＋

機械工学 材料科学
TG④
補修技術開発TG(1)-④
補修技術開発目標 損傷した格納容器等の補修・補強，局所的な穴あき部の封止，防食被覆などの施工技術の開発。遠隔操作の観点での設計とFS（TG⑤との協働）
内容

手法１：コールドスプレー（CS）

Ø粒子を固相のまま吹き付けて成膜する技術
粒子温度：100-200℃（ガス温度600℃前後）
Ø火炎，火花等の発生無し（防爆上有利）Ø欠陥補修／防食コーティング／遮蔽への応用
高分子材料

W, Pb

開発課題 水中施工：水中施工技術あるいは水除去施工法の開発
遠隔操作：ロボットでの可搬を考慮した軽量化・小型化技術の開発

手法２：摩擦攪拌接合（FSW）
Ø非消耗の回転ツールを用いて被接合材を固相状態で攪拌し接合
Ø金属を溶かすことなく接合。火花、ヒューム等の発生無し。
Ø表面状態への依存性が小さい
開発課題 鋼のFSWに適した安価で長寿命なツール材の開発
接合部特性に及ぼす水中施工、錆び等の影響解明と最適化
遠隔操作技術への展開

年次計画 H26〜27年度：基本的FS評価、H28〜29年度：実機条件等をより詳しく考慮した技術開発
H30年度：開発された基盤技術の適用性評価と残された課題の整理

波及効果 橋梁・海洋構造物等の水中補修・保全技術

21＋TG⑤ 遠隔技術
TG(1)-⑤
遠隔技術
目標

情報科学

TG(1)-③,④の計測/補修装置を現場適用するためのロボット台車設計および装置のアタッチメント化

内容検査技術TG
・必要性能
・ﾌﾟﾛｰﾌﾞ開発

遠隔技術TG・可搬化および遠隔化のための装置スペック策定
・現場運用中/予定ロボットへの適用性

要求機能と可搬性の調整補修技術TG
・必要性能
・小型軽量化
効果

Quince（東北大他，運用中）

原発内探査用飛行隊（東北大他，開発中）

スーパージラフ（三菱重工，
運用予定）

・『現場で使える』計測/補修装置の開発促進
・装置や台車の制御・操縦IFの標準化→廃止措置の効率化 22＋TG(1)- ⑥ 廃止措置時のリスクに関する調査
燃料デブリ取り出し後（建屋保管、建屋内除染、プラント状態
水中工法
空中工法
建屋撤去）
ž 正規の冷却系龍ではない。 ž 冷却材の流路はほとんどが ž 燃料及び燃料デブリは空冷 ž 全ての原子力設備が停止（RPV及びPCVの損傷部、 原子炉建屋内の短縮化流 状態。原子炉冷却水系は停 状態。
課題抽出
建屋空間、建屋隙間などを 路。（想定）止。
ž 閉じ込め機能のある原子炉
通る流路）
の観点
ž 閉じ込め機能のある原子炉 ž 閉じ込め機能のある原子炉 建屋カバーが設置され、負ž 損傷したPCVと建屋のバウ 建屋カバーが設置され、負 建屋カバーが設置され、負 圧管理。（想定）
ンダリーで閉じ込め圧管理。（想定）圧管理。（想定）
燃料デブリ取り出し前（デブリ取出し調査･準備）

燃料デブリ取り出し中

安全機能

止める
（再臨界）
冷やす
閉じ込める

現在、具体的なリスクを抽出中。

放射性汚染水の外部放出
放射性気体/ダストの外部放出
作業員被ばく並行して、これまでの事故
炉の廃止措置事例、廃止措置時のリスク評価手法、考え方等について調査中。

放射性廃棄物量
原子力規制上の問題

23＋TG(2)-① デブリ性状把握・処理技術

多元研

目標

燃料デブリの性状把握と放射性核種の溶出挙動評価→ 廃止措置および放射性廃棄物処理・処分に不可欠

内容

燃料デブリの生成と一次冷却水や注入水との接触（熱膨張，熱収縮の繰り返し）→FP(核分裂生成物)およびU/TRUが溶解・微粒子等の生成→固体汚染物および汚染水の発生、処理・処分が必要

燃料デブリ調製・被覆管、鋼材
・制御材
・コンクリート材

相関係評価
・高温X線回折・温度、雰囲気・組成、濃度

溶出実験
・核種、濃度・放射能測定・海水、真水

溶出挙動評価
・溶出率
・溶出形態
・汚染状態

・ スラグーメタル間の分配と乾式プロセスの適用性の評価
・ 放射性核種の分離のための湿式プロセス適用性の評価

燃料デブリの性状評価と処理・処分の検討

24

＋

TG(2)-② 放射性廃棄物処分（福島高専と連携）

金研

量子ｴﾈﾙｷﾞ-目標 冠水環境におけるセメント系材料とウランとの相互作用の解明、閉じ込め性向上を目指した処分システムの提示
・ 燃料デブリと格納容器内セメント系材料との接触
・ デブリ燃料等の処分坑道の維持に多量のセメントが必要
内容

・ウラン核種と劣化したセメント系材料との収着分配係数の評価
・ラマン分光等を利用した収着の安定性とそのメカニズムの解明

・デブリの性状把握、処分システムの安全評価への寄与（当廃棄物の処分は、U, Pu, Am, Npなど長半減期核種を含み、1万年を超える範囲での安全評
価が必要となる。オーバーパック、緩衝材に加え、劣化セメントとの相互作用の検討が不可欠。）

年次計画 H26〜29前半: 6価ウランを中心にセメント系材料との相互作用を冠水
環境内において評価
H29後半〜30: 閉じ込め性の向上を目指した処分システムの提示

25

＋TG(2)-③ 社会受容性
エネルギー基本計画における記載『東電福島第一原発事故を受けて、国民の間に原子力に対する不信・不安が高まっていると共に、エネルギーに関わる行政・事業者に対する信頼が低下している。』

技術社会・量子ｴﾈﾙｷﾞｰ

廃止措置の実施においても国民の理解を得ることは不可欠

目標 市民との対話に基づく社会的受容性醸成の実践
内容 u 現在の国民感情を考えた場合、対話の実施は極めて困難→時間をかけた対話の環境作りが重要
u 対話の対象とするステークホルダーを慎重に検討する必要→第一歩としてコアグループの形成
平成29年度 平成30年度
平成28年度
平成27年度廃止措置に対する
平成26年度廃止措置に対す 廃止措置に対課題整理と対話の対象 廃止措置に対する る市民との対話 する市民との 市民との対話の継
続実施とまとめとするコアグループ形成 市民の認識に関す の仕組みの検討 対話の実施
る基本調査のための予備調査26＋

教育プログラムの構築
恒常的な教育プログラムとして「学生便覧」内に位置付け
学生便覧（抜粋）

原子炉廃止措置工学プログラム

博士課程前期（修士） 科目表
区分

19 原子炉廃止措置工学プログラム

授業科目
原子炉廃止措置工学概論

工学研究科、情報科学研究科
原子炉廃止措置工学プログラムは、本学が国家課題対応型研究開発推進事業「廃止措置等基盤研究・人材育成プログラム委託費」（文部科学省）により採択された「廃止措置のための格納容器・建屋等信頼性維持と廃棄物処理・処分に関する基盤研究および中核人材育成プログラム」を実施するための教育プログラムです。本プログラムは、東京電力福島
第一原子力発電所の安全な廃止措置をリードできる中核人材の育成を図ることを目的としています。前期課程においては、（中略）本プログラム修了者には、修了証を授与します。

人材育成委員会を設置して運営

原子炉廃止措置工学 I ：鋼構造物保全分野

2

原子炉廃止措置工学 II ：鉄鋼材料分野

2

原子炉廃止措置工学 III ：腐食防食分野

2

原子炉廃止措置工学 IV ：環境強度分野

2

原子炉廃止措置工学 V ：非破壊検査分野

2

原子炉廃止措置工学 VI ：補修・接合分野

2

原子炉廃止措置工学 VII ：コンクリート構造物保全分野

2

原子炉廃止措置工学 VIII ：建設材料分野

2

原子炉廃止措置工学 IX ：耐震設計分野

22
2

原子炉廃止措置工学 XII ：建築物信頼性分野

2

原子炉廃止措置工学 XIII ：燃料デブリ処理分野

2

原子炉廃止措置工学 XIV ：臨界反応制御分野

2

原子炉廃止措置工学 XV ：放射線防護分野

2

原子炉廃止措置工学 XVI ：地層処分分野

2

原子炉廃止措置工学 XVII ：ﾘｽｸ･ｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ分野

2

原子炉廃止措置工学 XVIII ：人間−ﾛﾎﾞｯﾄ･ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ分野

2

原子炉廃止措置工学 XIX ：行動分析分野

2

原子炉廃止措置工学特別講義
学外実習

廃止措置R&Dインターシップ研修
国際インターシップ研修

備考2

廃止措置工学 原子炉廃止措置工学 X ：耐震性評価分野
基幹科目
原子炉廃止措置工学 XI ：建築物寿命評価分野

修了要件
各研究科の規定による。
修了するために必要な単位は、所属する専攻で定められている修了要件に従って習得しなければならない。（例：工学研究科１〜18の専攻）前期課程を修了するためには、・・・（略）・・・。
後期課程を修了するためには、・・・（略）・・・。
なお、本プログラム修了のためには、所属研究家・専攻における所定の講義及び研究の単位取得と並行して、以下に示す本プログラムの科目を履修し合格する必要がある。
[修士]（1）廃止措置工学基幹科目から必修２単位を含む8単位以上を修得すること。
(2) 廃止措置Ｒ＆Ｄインターンシップ研修１単位以上を習得すること。
[博士](1) 廃止措置工学基幹科目から4単位以上習得すること。

単位と履修方法
必修
選択必修

左記授業科目から必修２単位を含めて８単位以上選択履修すること2
1〜2…

博士課程後期（博士） 科目表
区分

授業科目

単位と履修方法
必修
選択必修

原子炉廃止措置工学特論 I ：概論

2

原子炉廃止措置工学特論 II ：腐食防食分野

2

原子炉廃止措置工学特論 III ：検査技術分野

2

廃止措置工学 原子炉廃止措置工学特論 IV ：燃料デブリ処理分野
基幹科目
原子炉廃止措置工学特論 V ：ﾘｽｸ･ｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝ分野

2
2

リーダー論

1

トップリーダー特別講義

1

原子炉廃止措置工学特別講義

2

備考

左記授業科目から４単位以上選択履修すること

27＋
H27年度「原子炉廃止措置工学概論」の状況（1/3）

日時：平成27年9月26日（土）〜29日（火）
集中講義
場所：東北大学 青葉山キャンパス
工学研究科量子エネルギー工学専攻大講義室
出席者：学生34名、講師17名（外部講師10名、東北大6名）
集中講義スケジュール
１限（ 8:50‑10:20）

２限（10:30‑12:00）

9月26日（土）
10:20‑10:30

9月27日（日）9月28日（月）9月29日（火）

確率論的リスク評価と開講趣旨説明その使い方の基礎

我国におけるシビアアクシデント
対策の歴史と新規制基準要求

リスク･コミュニケーションの基礎

渡邉 豊（東北大学）（電中研: 平野光將）（東北電力：佐藤大輔）

Effectively Achieving Safety inCommercial Nuclear Power Plants

福島第一原子力発電所の現状と今後の展望（米国MPR社：Douglas Chapin）（東京電力：山下理道）（東北大学：高橋 信）

福島第一の廃炉のための技術戦略プラン（NDF 福田俊彦）
福島第一の廃炉研究開発の現状と課題

燃料の固体化学と燃料デブリの基礎（東北大学：佐藤修彰）（IRID：桑原浩久）
３限（13:00‑14:30）

４限（14:40‑16:10）

５限（16:20‑17:50）

原子力発電所の安全管理、設備管理の考え方

TMI及びチェルノブイリの経験から学ぶもの、福島へ反映できるもの

廃炉作業に伴うロボット技術の開発と現場適用の状況

燃料デブリの処理（東北大学：青木孝行）（東北大学名誉教授：若林利男）（日立GE：米谷 豊）（JAEA：鷲谷忠博）

浜岡原子力発電所１,２号機を活用した材料研究

原子炉廃止措置への取り組み状況（東海発電所の現場工事経験を踏
まえて）

放射性廃棄物の処分（中部電：熊野秀樹）

腐食に及ぼす放射線影響（JAEA：山本正弘）（東北大学：新堀雄一）（原電：山内豊明）

鋼構造物健全性確保における腐食劣化評価の重要性と考え方

―

―

―

（東北大学：渡邉 豊）

28

＋
H27年度「原子炉廃止措置工学概論」の状況

（2/3）

29

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＋

H27年度「産学官連携セミナー」
セミナーシリーズ「大規模複雑システムのリスクを考える」
実施済み
第１回セミナー「改めて原子力安全を考える」
日時：平成27年9月30日（水） 15:00〜17:00
場所：東北大学 青葉山キャンパス 量子エネルギー工学専攻講義棟 大講義室
講演「Dealing with Accidents in Commercial Nuclear Power Plants – Fukushima Daiichi
D&D Project Experience」
講師：米国MPR社上級顧問 Dr. Douglas M. Chapin（米国工学アカデミー会員）

第２回セミナー「福島第一原子力発電所の炉心で何が起こったか」 実施済み
日時：平成27年11月18日（水）13:00〜15:00
場所：コラッセ福島
講演「福島第一原子力発電所の炉心では何が起こったか」
講師：元北海道大学教授 石川迪夫（元日本原子力技術協会 理事長）
第３回セミナー「原子力産業と他産業のリスク管理の違いを考える」
日時：平成27年12月14日（水） 15:00〜17:00
場所：東北大学 青葉山キャンパス
講演「化学プラントにおけるリスク管理の考え方 〜リスク管理のポイントは何か？〜」
講師：旭化成ケミカルズ（株） 中原 正大
第４回セミナー「原子炉廃止措置研究は如何にあるべきか」
日時：平成28年2月17日（水） 14:30〜16:00 （調整中）
場所：東北大学 青葉山キャンパス
講演「CEA's research activities on materials degradation/structure integrity issues of NPP
and introduction of CEA's researches on nuclear decommissioning（仮題）」
講師：仏原子力庁CEA Dr. Damien FERON

30

１０４

＋

H27年度「産学官連携セミナー」
セミナーシリーズ「大規模複雑システムのリスクを考える」
実施済み
第１回セミナー「改めて原子力安全を考える」
日時：平成27年9月30日（水） 15:00〜17:00
場所：東北大学 青葉山キャンパス 量子エネルギー工学専攻講義棟 大講義室
講演「Dealing with Accidents in Commercial Nuclear Power Plants – Fukushima Daiichi
D&D Project Experience」
講師：米国MPR社上級顧問 Dr. Douglas M. Chapin（米国工学アカデミー会員）

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＋

H27年度「施設現地調査」の状況（1/3）

実施日時：平成27年10月15日(木):①② 、平成27年10月27日(火): ③
訪問先： ①日本原電㈱ 東海発電所及び東海第二発電所② （独）日本原子力研究開発機構 原子力科学研究所③東京電力㈱ 福島第一原子力発電所
参加者： ①② 15名（学生13、教員2）、③ 24名（学生21、教員3）目 的：「施設」「物」の全体システム、スケール感、実環境を直接体感することにより、机上の知識との差を認識する。
調査内容：① 東海発電所及び東海第二発電所
廃止措置状況（東海発電所）
原子炉建屋内、PCV、取水口設備など（東海第二発電所）②原子力科学研究所
TMIデブリ観察（ホットセル）とデブリ試験計画/結果③福島第一原子力発電所
１〜４号の概観をバスの中から視察
32

＋

H26年度「施設現地調査」の状況抜粋

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＋

H27年度「施設現地調査」の状況抜粋

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H27年度「専門家会議」の状況（1/3）
日時：平成27年6月17日（水）13:00〜17:00
場所：東北大学 青葉山キャンパス
工学研究科量子エネルギー工学専攻大講義室、他
出席者：専門家14名、専門家補助11名、東北大学教員30名、福島大学教員2名、福島高専教員2名、他（学生）
専門的、集中的議論を行うた
め、全体会議後、下記の３つのグループに分かれて議論した。
（１）鋼構造物TG会議（２）建物評価TG会議（３）デブリ処理、廃棄物処分、
社会受容TG会議
35＋

H27年度「専門家会議」の状況（3/3）
u 全体会議福島第一原子力発電所の現状と課題、廃止措置研究の現状と課題などを参加者全員で確認。
u 鋼構造物TG会議
現状で考えられるクリティカル
部位、腐食環境、検査･補修技
術の詳細について議論。
u 建物評価TG会議
研究目標と研究計画、建屋の解体処分を行う上で考えられる課題、建屋が事故時に受けた損傷の評価等について議論。
u デブリ処理・処分・社会受容TG
会議
Uとｺﾝｸﾘｰﾄとの相互作用、UO２と金属鉄の共存系における金属鉄の還元作用、U化学種の整理方法等について議論。
36

＋

Ｍ１

Ｍ２

Ｄ1

参加学生の希望進路
学年

廃止措置関連機関への就職/進学希望人数

博士後期１年（原子力）

２/２

廃止措置研究に取り組んでいる。

博士後期１年（非原子力）

０/０

博士前期２年（原子力）４/６

博士前期２年（非原子力）

５/６−
１名：博士課程後期へ進学希望
３名：廃止措置関連企業への就職希望
２名：廃止措置以外
２名：博士課程後期へ進学希望
３名：廃止措置関連企業への就職内定

博士前期１年（原子力）７/８

博士前期１年（非原子力）

１０/１２

希望進路

１名：廃止措置以外
１名：博士課程後期へ進学または廃止措置
関連企業へ就職希望
６名：廃止措置関連企業への就職希望
１名：廃止措置以外
２名：博士課程後期へ進学希望
８名：廃止措置関連企業への就職希望

備考

研究継続
電力
研究継続
東電、ＩＨＩ、日立
建機
進学の場合、研究継続
電力、重電メーカ
研究継続
電力、鹿島、重電メーカ、鉄鋼、プ
ラントエンジニア
リング会社

１名：未定
１名：シンクタンクへの就職希望
合計

２８/３４
（８２％）

37