福島第一原子力発電所の廃炉に向けたロボット技術の現状と課題
日本原子力学会「福島第一原子力発電所廃炉検討委員会」委員
日本ロボット学会「廃炉に向けたロボットの調査研究と社会貢献に関する研究会」委員

中央大学 大隅 久講演内容
１．廃炉のためのロボット技術とは
２．福島原発でのロボットの利用実績
２．１ 利用されたロボット
２．２ ロボットの作業実績
２．３ ロボットの利用フェーズ
２．４ 炉内状況の把握
３．デブリ取り出し作業の特殊性
３．１ 作業・作業環境の特殊性
３．２ バウンダリ確保に伴うハードル
４．ロボット技術の課題
４．１ 遠隔操縦（テレオペレーション）の課題
４．２ 複雑な大空間での移動技術の課題
５．デブリ取り出しに向けて

１． 廃炉のためのロボット技術とは ロボットはシステムインテグレーションの成果
技術要素の最適統合，要素レベルがロボット性能を決める，不足の要素技術が課題
開発にはユーザとの蜜な連携が必須
ロボットの性能，機能 ＝＞ 取り出し工法

 ロボットの技術開発
ロボットを環境に合わせるための技術（災害ロボット等）
ロボットに合わせた環境を構築する技術（工場でのロボット）
これからの廃炉ロボットには両者の取り組みが求められるロボット利用への課題はロボット技術だけではない２．福島原発でのロボットの利用実績
２．１ 利用されたロボット
Packbot
アメリカの軍用ロボット

https://photo.tepco.co.jp/date/2011/201104-j/110428-01j.html

東京電力ホールディングス 写真・動画集｜ 福島第一原子力発電所 原子炉建屋内パックボットによる撮影画像(写真） (tepco.co.jp)
https://photo.tepco.co.jp/date/2011/201104-j/110419-01j.html
https://photo.tepco.co.jp/date/2011/201104-j/110427-01j.html

Quince
阪神淡路大震災を機に設立されたIRS（国際レスキューシステム研究機構）により開発され，造り込みが行われてきた災害対応ロボットhttps://www.furo.org/ja/robot/quince/110608.html

https://photo.tepco.co.jp/date/2011/201107-j/110727-01j.html

原子炉建屋内のロボット

https://www.tepco.co.jp/decommision/principles/technology/robot/index-j.html

原子炉建屋外でのロボット技術の利用
建設機械の遠隔操縦（無人化施工技術），コンクリートポンプ車
無人化施工技術による原発構内の瓦礫撤去

https://photo.tepco.co.jp/date/2011/201104-j/110428-02j.html

燃料プールの水を確保するためコンクリートポンプ車の遠隔操作システム開発
https://photo.tepco.co.jp/library/110428_1/110429_1f_12.jpg

廃炉ロボ技術を磨く・ゼネコンの挑戦（３）清水建設、遠隔クレーンにフル装
備 | ロボット ニュース | 日刊工業新聞 電子版 (nikkan.co.jp)
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/434576

原発設備はロボで解体 エイブル、長さ120ｍの排気筒切断
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00505560

福島の復興 | 日本のエネルギー 2020年度版 「エネルギーの今を知る10の質問」 ｜広報パンフレット｜資源エネルギー庁 (meti.go.jp)

https://www.enecho.meti.go.jp/about/pamphlet/energy2020/008/

２．２ ロボットの作業実績
事故直後 被災状況調査（Packbot, Quince, ・・ ）屋外サイトの瓦礫撤去(無人化施工技術)
屋内瓦礫撤去（AstacoSora， Warrior， ・・）
建屋内調査、除染、干渉物撤去・・（ Packbot, Quince, AstacoSora， Warrior， ・・）
プールの瓦礫撤去，使用済み燃料棒取り出し等（クレーン，遠隔技術，建設ロボット技術）

 これまでは格納容器の外での利用
 放射線量が極端に高いわけではない２．３ ロボットの利用フェーズ
事故直後
被害状況調査
現場へのアクセス確保

被害状況調査，建屋内環境整備
瓦礫・干渉物撤去，除染状況詳細調査
格納容器内部での利用

デブリ取り出し取り出し工法に必要な各種作業

２．４ 炉内状況の把握
溶けた燃料の分布，構造物損傷状態不明
デブリ分布、干渉物の状況不明

地表面

地下からの移動が可能か不明
３D空間での移動
上からアクセス

炉内調査ロボットシステム
ペデスタル外側の調査（１号機）○形状変化型ロボット（B2調査)
X-100Bペネ

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）
X-6ペネ 狭隘部
走行時

狭隘部走行時変形

変形

CRD レール

調査時

調査時

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
前方カメラ

照明○水中遊泳型ロボット X-53ペネ

https://irid.or.jp/wp-content/uploads/2021/01/JAEAbusitukagakusinpojiumu2020IRID.pdf より引用

３．デブリ取り出し作業の特殊性
３．１ 作業・作業環境の特殊性
人が絶対に近づけない場所での作業

 格納容器内部での作業
 全ての作業が遠隔での操縦 試行錯誤が難しい（高信頼性）
 何年にも及ぶ繰り返し作業（メンテナンス性）
 広範な3次元空間での作業（移動機構）

 放射性物質を直接扱う
 安全性とバウンダリ確保（アクセス装置，専用容器）
 耐放射線性（カメラ，センサ類）

３．２ バウンダリ確保に伴うハードル
１）小さな出入口（ペネ）

小型ロボットによる広大な空間の調査

https://irid.or.jp/topics/
IRID R&A Topics

https://irid.or.jp/topics/page/2/

内径約10cmhttps://irid.or.jp/topics/page/2/２）全て囲う必要大型容器，プレハブ構造の設置
これらを運び込むのが大変

https://irid.or.jp/_pdf/pamphleth29.pdf
https://irid.or.jp/_pdf/20181011.pdfより引用・修正

エンクロージャアクセストンネル

内部詳細調査用ロボットアーム

https://www.youtube.com/channel/UCmqT4atLBPpSzVFgIreLN2w

デブリ取り出しに向けたロボット（2号機）

https://irid.or.jp/_pdf/20181011.pdfより引用・修正

デブリ取り出しに向けたロボット

TOP > R&D Topics > ペデスタル内アクセス装置の試験・「ロボットアーム／アクセスレール」の開発状況について［開発担当：三菱重工業］（2017年3月）

ロボットアーム 編集動画 - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=XJtnBAw5CMY

４．ロボット技術の課題
４．１ 遠隔操縦（テレオペレーション）の課題
１）遠隔での作業内容が多岐に渡る
デブリ切削，容器封入，干渉物の切断，撤去・・・
精密位置決め，障害物回避，力制御，双腕協調作業

筋肉ロボットは良いアイデア
２）オペレータへの情報提示、ユーザインタフェース
様々な構造のロボット，衝突回避（死角，途中のアームリンク）のためのセンシングとオペレータへの情報提示，スケールファクタ，照明環境の整備，・・・

干渉物の解体／撤去
筋肉ロボットhttps://www.hitachihgne.co.jp/activities/fukushima/index.html
TOP > R&D Topics > 燃料デブリ取り出しにおける遠隔作業技術・「柔構造アーム（筋肉ロボット）」の開発状況について［開発担当：日立GEニュークリア・エナジー］（2017年3月）

干渉物分解／撤去 筋肉ロボット

https://www.youtube.com/watch?v=wFZ99VASJhM

1:37-，3:33-

４．２ 複雑な大空間での移動の課題
１）ハードウェアに関する技術
３Dでの確実な移動
長尺アーム，ドローン，水中ROV，ワイヤ懸垂システム2）操作系（ユーザインタフェース）の技術
オペレータへの情報の提示のためのセンシング
自己位置同定と環境モデルの生成
照明環境の整備炉内調査：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(１号機)
 炉底の堆積物の厚さ調査
 ケーブルが絡まないようにガイドリング設置

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

https://irid.or.jp/wp-content/uploads/2021/01/JAEAbusitukagakusinpojiumu2020IRID.pdf

福島第一原子力発電所１号機原子炉格納容器内部詳細調査用潜水機能付ボート型アクセス・調査装置について［開発担当：日立ＧＥ
ニュークリア・エナジー株式会社］ | 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構 – IRID
0:38-

５．デブリ取り出しに向けて

ロボットはシステムインテグレーション技術

最新技術のチェックと工法へのフィードバック
ロボットの利用環境の構築（ロボットが使える環境構築）

目標となる開発技術の明確化

継続的なモニタリングとその結果に基づく目標設定更新
出来ていない技術の把握と情報共有５．デブリ取り出しに向けて


遠隔操縦のための技術開発
多様な作業のための制御，ユーザインタフェース
作業状況のモニタリング



格納容器内の3次元移動技術
ドローン活用への期待
移動ロボットの自己位置同定
環境のモデル化，提示による操作者支援

日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門講演会ROBOMECH2021（発表1132件）
原子力施設廃止措置のためのロボティクス・メカトロニクス（講演題目リスト：11件）
センシング・モデリング
LiDARの反射強度及び溜水の計測情報を利用した大域的点群位置合わせによるSLAMの性能向上
被災地環境における直線情報に基づく深度カメラとサーモグラフの 融合による移動ロボットを用いた 3 次元温度情報マッピング
未知環境の温度分布を考慮したdynamic window approachによる遠隔操作移動ロボットの半自律運動生成
原子炉内状態把握のための画像からの立体復元手法の開発
ハードウェア開発
原子炉圧力容器調査のための軽量テレスコピックブームの開発
ワイヤ⼲渉駆動型⻑尺多関節アームSuper Dragonの実規模スケールにおける探索動作の位置精度調査
事故炉格納容器内部を常時観察するための屈曲可能なモジュール分割型軌道の開発
原子炉内部調査用モニタリングアームの開発
操作者支援
廃炉作業における操作者支援のための時系列画像からの構造物の立体復元
俯瞰カメラを用いた水中ロボットの自律制御と遠隔操縦援用GUIシステム
ロボットシミュレータを用いた遠隔操作訓練システムの開発

難しいのは格納容器内での利用条件を満たすこと
オペレーションに組み込まれる必要
最新の炉内状況，工法検討状況（原子力側）
学術研究成果のわかりやすい公表（ロボット側）