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原⼦炉建屋内の環境改善・⼲渉物撤去のための遠隔技術の開発

2023年9⽉

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1 原⼦炉建屋⼀階の空間線量率の推移

燃料デブリや炉内構造物などの取り出しのためには，原⼦炉建屋内の環境改善が必要。
しかし，線量の⾼い環境での作業が必要であり，作業員のアクセスに限界がある。
→遠隔技術の活⽤が望まれる。
廃炉・汚染⽔対策チーム会合/事務局会議（第79回︓2020年7⽉2⽇）資料
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2 対象撤去⼲渉物＜1F３号機内代表⼲渉物＞
電源盤

ケーブルトレイ

電源盤︓建屋通路上に多数存在する
⼤⼝径配管

ケーブルトレイ︓⾼所（6m）に存在する
⽔圧駆動ユニット

制御棒駆動⽔圧径配管

遮へい体 (t40mm)

⼤⼝径配管および遮へい体︓
厚板・⼤⼝径PCV接続配管
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⽔圧駆動ユニットおよび制御棒駆動⽔圧径配管︓狭隘・⼩⼝径PCV接続配管
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3 ロボットシステムの構築＜遠隔ロボットシステムの構成＞• 代表⼲渉物の撤去に必要な要求機能を達成する遠隔ロボットシステムを構築した。

切断ツール

R/B内撤去対象物(ケーブルトレイ)

⼩型カメラ

把持ツール

PTZカメラ+視認補助技術

アーム
ツールステーション

プラットフォーム（図は⾼所⽤）

ターンテーブル

撤去作業︓アーム，先端ツール•

作業位置へアクセス︓プラットフォーム，ターンテーブル•

先端ツールの遠隔交換︓ツールステーション•

作業状況/周辺状況の把握，外観調査︓⼩型カメラ，PTZカメラ，視認補助技術•ケーブル送出，巻取制御︓ケーブルリール•

撤去物の収納〜搬送︓廃棄物回収容器•

作業ロボットの操作︓操作盤

固定式ケーブルリール（有線の場合）廃棄物回収容器

⾃⾛台⾞•遠隔制御室
モニタ1

操作盤

操作者

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モニタ2

本図は⾼所にある⼲渉物の撤去をイメージしているが，低所作業の場合は，低所⽤プラットフォームに変更することで，現場状況に応じた柔軟な対応が可能なシステムである。
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4 試験設備＜遠隔ロボットシステムの⾼所作業性検証のためのモックアップ試験設備＞• 構築した遠隔ロボットシステムの性能検証を⽬的として，作業ロボットとモックアップ設備を⽤意した。
•撤去対象のケーブルトレイは1F現場を模擬するため，6mの⾼さに設置した。

作業ロボット

先端ツール

ケーブルトレイ

PTZ カメラ

産業⽤ロボット
ツールステーション
ターンテーブル

フォークリフト

廃棄物回収容器

作業ロボットの構成
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モックアップ試験設備の構成
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5 ヒューマン・マシン・インターフェース＜ヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）の構成＞• ロボットの操作者の負担軽減のため，M/S形式(※)の専⽤HMIをロボットシステムに導⼊した。
（※）メインロボット（M）の動きにセカンダリロボット（S）を追従させて遠隔操作する形式• 専⽤HMIの付加機能を以下に⽰す。
•両腕協調制御…2基のセカンダリロボットが近接時にメインロボットの動きを抑制し，操作に負荷を与えることで， 2基のセカンダリロボット間の接触を防⽌する。

•リアルタイムシミュレーション…セカンダリロボットの姿勢を予め作成した3D空間上に表⽰することで，カメラの無い視野を確認できる。

専⽤HMIの構成

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メインロボット（操作者が動かすロボット）

両腕協調制御セカンダリロボット（作業ロボット）

リアルタイムシミュレーション

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6 遠隔操作室＜遠隔ロボットシステムの操作のための遠隔操作室＞• 付加機能（両腕協調制御，リアルタイムシミュレーション）を備えたHMIで作業ロボットの遠隔操作を実施•

産業⽤ロボットの標準HMIとの操作性を⽐較
カメラ操作者

メインロボット操作者

カメラモニター

メインロボット

付加機能の表⽰モニター

ロボット先端⽤カメラモニター

付加機能を備えた専⽤HMIと産業⽤ロボットの標準HMIを⽐較し，専⽤HMIの優位性を確認した（操作時間を1/2程度削減）。
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7 ⾼所作業性検証⼿順＜⾼所⼲渉物（ケーブルトレイ）の撤去検証＞• 地上から6mの位置にセットしたケーブルトレイを遠隔で撤去する検証を以下⼿順で実施した。
⼿順1

先端ツールを交換する
⼿順4

ケーブルトレイを把持し，切断する

⼿順2

フォークリフトを上昇させる
⼿順5

ケーブルトレイを撤去する

⼿順3

ケーブルトレイ（⽚側）を切断する
⼿順6

廃棄物回収容器に収納する計画した遠隔のロボットシステム構成により，代表的な⾼所の⼲渉物に対する遠隔撤去作業性を確認した。
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78 ⾼所作業性検証試験の様⼦＜動画︓2分40秒＞• ⾼所⼲渉物（ケーブルトレイ）の撤去作業検証試験の様⼦

Copyright © 2023 IHI Corporation All Rights Reserved89 ⼲渉物撤去⽤先端ツール＜先端ツール⼀覧＞• 対象の⼲渉物を撤去するために選定した先端ツールを下図に⽰す。
DCツール（⼩）

レシプロソー

平⾏グリッパ液圧カッター

DCツール（⼤）
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910 作業ロボット構成＜作業ロボット仕様＞• ⾼所⽤作業ロボットおよび低所作業ロボットの⼨法を下図に⽰す。
対象となる⼲渉物の位置により，作業ロボットの構成を変更可能

Max.6500•

⾼所作業ロボット⼨法（アウトリガー展開時）
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低所作業ロボット⼨法1011 研究のまとめ＜まとめ＞• 本作業ロボットは市場で⼊⼿可能な技術で構成し，HMIのみを改良して適⽤•

原⼦⼒利⽤に特化した専⽤ロボットと作業効率・作業結果共に遜⾊なし→機器調達の相対的な容易さによる⼯事全体の費⽤削減•HMIの改良により優れた操作性を実現→操作者による撤去作業時間の短縮＜今後の予定＞• 本研究で開発した遠隔撤去システムを早期に現場投⼊することを⽬的に，具体的な撤去対象物を定め，成⽴性を検討する

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