廃炉措置計画

福島⾼専

廃炉ロボット概論 11

 過酷環境︓放射性物質のリスク
 多分野複合技術︓ 連携作業、⼈材

福島第⼀で使⽤されたロボット
⽬的︓福島第⼀原⼦⼒発電所の廃⽌措置で使われたロボットを理解する

2017年9⽉13⽇14:45〜16:00 ＠福島⾼専
国際廃炉研究開発機構 副理事⻑
東京⼤学名誉教授

社会技術• アクセスできる空間や使えるリソースの制約• 研究開発は国の仕事• 社会的課題としての廃炉• 実際の内部状況が不明で⼿探りの状況• あらゆる事態を想定した対処の検討• 進捗によって廃炉措置全体の構想の変化

 未踏分野︓ 開発の⽴案と変更
 ⻑期計画︓ ⼈材育成、産業技術化

新井⺠夫

Advanced Robotics with Artificial Intelligencetamio‐arai@irid.or.jp

原⼦⼒発電所の建設

原⼦⼒発電所の構造
原⼦炉建屋

格納容器
圧⼒容器
(PCV)
(RPV)

使⽤済
み燃料プール
4F (SFP)
11m

2F

ペデスタル1F

5.5m
21m

3F

DSピット

ドライウェル
34m

再循環系
出⼝

46m

気⽔分離機

燃料集合体

沸騰⽔型原⼦炉(BWR) 格納容器(PCV)

オペレーションフロア(5F)

蒸気出⼝
ノズル

制御棒

燃料集合体

46m

圧⼒容器（RPV）

蒸気乾燥器©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

7

タービン
発電機

20m

ベント管

トーラス室
（地下）

9m

サプレッション
チェンバ(S/C)｢Browns Ferry Unit 1 under construction 1966.Sep.｣
Tennessee Valley Authority – TVA’s 75th Anniversary webpage©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning89燃料デブリ取り出し（イメージ）

燃料デブリ取り出し（複数案）燃料デブリ取り出し
２０２１年〜
オペフロ︓1mSv/h

冠⽔⼯法

使⽤済み燃料
プールから燃料の取り出し重作業

圧⼒容器内部調査
・燃料デブリ形態、拡散状況
・内部構造材損傷状況

加⼯・取出作業、移動エリアの除染取出調査

約25m

圧⼒容器内部作業
・燃料デブリ取り出し
・内部構造材損傷状況

約35m

過酷環境

気中⼯法

RPV︓1000 Gy/h

作業エリア︓3mSv/h
通路︓5mSv/h（機器開発のための想定）

バウンダリ構築

PCV︓100 Gy/h

（機器開発のための想定）

格納容器内部調査
・燃料デブリ形態、拡散状況
・ペデスタル、格納容器損傷状況

格納容器の⽔漏れ調査、⽌⽔除染
ペデスタル内外作業
・燃料デブリ取り出し
・構造材損傷状況

周辺機器の⽌⽔準備©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

1011

廃炉に向けたロボット開発

過酷事故直後に福島第⼀に投⼊したロボット

投⼊時期

役割

T-Hawk名称

2011 Apr.

⽬視調査（上空より）

3PackbotApr.

⽬視調査、放射線量計測

17WarriorJun.

障害物（ガレキ）除去

2Quince

Jun.

階上階調査

13Sep.

放射線量計測(ガンマカメラ)

1
2

JAEA-3
サーベイランナー

2012 Apr.

トーラス室内部調査

適⽤回数

Dec.

トーラス室内部調査

FRIGO-MA2013 Apr.

エアロック室内部調査

61

⾼所調査ロボット
ASTACO-SoRA

Jun.

⾼所・狭隘部の調査

2

Jul. ~ Aug.

障害物（ガレキ）除去

1

Sep.

S/C 内⽔位計測Nov.

トーラス室内部調査

1
2

4⾜歩⾏ロボット

磁気クローラ装置
⽔上ボート
東京電⼒ホームページ>写真・映像ライブラリー>写真・動画
http://www.tepco.co.jp/tepconews/library/index-j.html©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning1314

駆動系で分類

⽶国産ロボット
T-HawkWarrior

3号機上空 (2011.4.15)

3号機⼤物搬⼊⼝のガレキ撤去

クローラタイプ・ロボット
CBRNE災害（科学、⽣物、放射性物質、核、爆発物）の際に、消防等の隊員に代わって現場に進⼊し、状況調査を⾏うことを⽬的に開発

Quince(2011.11.3)（国際レスキューシステム研究機構、千葉⼯業⼤学、東北⼤学が共同で開発）
ロボカップ2007、2009世界⼤会運動性能の部で優勝したクローラ型ロボットKenafを改良

PackbotiRobot社では『Packbot』を4500台以上⽣産

3号機建屋への進⼊ (2011.4.17)

FRIGO-MA

サーベイランナー

⾼い運動性能（階段、段差、ガレキ⾛破性）をもとに、映像撮影、環境モニタリング、軽量物のハンドリングに威⼒を発揮
⽥所諭「閉鎖空間内⾼速⾛⾏探査群ロボット」2011
⽥所諭「国際レスキューシステム研究機構の活動」2011
千葉⼯業⼤学 未来ロボット技術研究センター(fuRo) http://www.furo.org/©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

1615

駆動系で分類

駆動系で分類

磁気吸着移動ロボット

サプレッションチェンバ（S/C）やベント管上の漏えいなどの調査を⾏うため、磁⼒で鋼鉄製壁⾯に吸着し、全⾯を移動可能なクローラを開発。
SC-ROV

S/C内⽔位をS/C外⾯より超⾳波で測定する
マグネットクローラ

S/C上の⻲裂、漏えいを調査
探触⼦（1ケ）（固定）カメラ

漏えい箇所調査の⽔上移動機構の⻑尺
ケーブル操作技術を確⽴するため、ベント管下部周辺の状態を確認

⽔上ボート
ケージに格納し天井孔から滞留⽔中に着⽔させる

光ケーブル
定位型
⽔位測定装置マーカー機構マグネット⾞輪

探触⼦押付機構

1号機ベント管/サンドクッション
ドレン漏えい(2013.11.13)

ケーブル処理装置

調査カメラ

⾞輪リフト機構
ベント管上を移動し、 PCV接合部の漏えいを調査

装置吊り下ろし・回収装置

監視カメラ

VT-ROV
Ｓ／Ｃ内⽔位測定装置

⽔中カメラ

東京電⼒「福島第⼀原⼦⼒発電所 1号機ベント管下部周辺の調査結果について(1⽇⽬)」2013.11.13
遠隔技術タスクフォース WG2「遊泳調査ロボットの技術開発 実証試験の実施について」2013.10.31©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

1718駆動系で分類

⽔中ロボットトーラス室壁⾯の⽔没したペネ貫通部の漏えいを調査するための⽔中調査ロボットを開発。⽔中の漏えいを調査するために、超⾳波ソナーによるドップラ計測機能を装備する。

作業⽬的で分類
垂直スラスタ

後⽅カメラ

除染装置およびPCV内部調査のアクセスルート確保、ならびに線量低減のために、無⼈重機を活⽤

前⽅カメラ

後⽅カメラ

上⽅カメラ(前/後)垂直スラスタトレーサ放出

作業ロボットソナー

双腕作業ロボット
ASTACO-SoRA

破砕ロボットBROKK(スウェーデン）3号機⼤物搬⼊⼝周辺の障害物除去(2013.7.25-8.23)

クローラ
トライダイバー

推進⽤スラスター
前⽅カメラ

前後進スラスタ

げんごROV

中性浮⼒ケーブル

Bobcat

昇降⽤スラスター

トレーサパイプからの反射
トレーサからの反射

交換先端⼯具建設作業機器のロボット化
前⽅カメラ

照明

３号機⽔中ROV（モックアップ機）©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

19

作業⽬的で分類20

作業⽬的で分類

⾼所調査⽤ロボット

除染ロボット

原⼦炉格納容器漏えい箇所の調査・補修等の作業環境改善のため、現場の汚染状況にあった遠隔除染装置を開発

⾼所の狭い箇所などの構造把握と現場調査を⾏うため、・調査対象の周囲の構造物を⽴体的に表⽰する技術
・多関節を同時に制御するシステム
・アームが構造物に接触した際にその衝撃を吸収する制御技術を搭載したロボットを、産総研とHondaで共同で開発

4.0m

10mSv/h

天井

3.5m

9mSv/h2.5m

7mSv/hブラスト・吸引除染装置

サイクロンセパレータ
付ブラスト機

回収ホース

第2サイクロン
フィルタ集塵
セパレータ
ユニット

供給ホース
除染台⾞

ブロア

ブラスト材供給/回収設備

研磨剤を除染対象に噴射、表⾯を研削する⼯法。
噴射後の研削材（スチールグリット）を回収し、セパレータで汚染と分離後再利⽤。

⾼圧⽔除染装置

ドライアイスブラスト除染装置

ブラスト（径0.3mmスチールグリット）
壁面

産総研プレスリリース「『⾼所調査⽤ロボット』東京電⼒福島第⼀原⼦⼒発電所で稼働を開始」 2013 http://www.aist.go.jp/
Honda「⾼所調査⽤ロボット ASIMOの技術、福島第⼀原発へ」 2013 http://www.honda.co.jp/robotics/©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

22©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

23

PCV内部調査⽤ロボット

作業⽬的で分類いかなる機器を開発したか

PCV内部調査のため、100mmの配管の通過、グレーチング（格⼦状の鋼材）平⾯の⾛⾏、凹凸のクローラ型遠隔操作ロボット(2号機)
形状変化型ロボット(1号機)ある⾯上の安定⾛⾏可能な、⼩型ロボットを開発中
起き上がり機構
形状変化

平面走行時配管通過時
カメラ
形状変化

カメラ＆照明カメラ＆ 配管通過時 温度計
照明
カメラ

クローラー

線量計

平⾯⾛⾏時

小型クローラ

カメラ

カメラ

カメラ

クローラー

環境

 環境︓ 通常 ⇔ 低放射線 ⇔ ⾼放射線





温度︓⾼温⾼湿、⽔滴
路⾯︓ 平⾯(荒れ地、整地)、階段、不定形
表⾯状態︓ 乾燥、濡れ地、堆積物
⽔中︓気中、⽔中
狭隘空間︓

⾼放射線

⼤型

 形態︓ ⼤型 ⇔ ⼩型 ⇔ 超⼩型

CRDレールからペデスタル内部に進⼊
小型クローラ【1号機】
X-100B

単独機器、複数機器(φ115mm)

超⼩型

低放射線

 制御︓ 直接 ⇔ 遠隔 ⇔ ⾃動
 ⽬的︓ 汎⽤ ⇔ 特殊

ペネトレーション

⼩型 これからがデブリ取出しの本番

 デブリ取出しシステム
 ⼤型⾼剛性機械・⼤型低剛性機械
 収納・移送・保管システム
 連動⾃動機システム
 保守⽤機械システム
 作業員⽀援システム
 重量物移動⽀援、遮蔽壁保持 環境構造化システム
 センサ群配置、ランドマーク配置

【2号機】
X-6

ペネトレーション

通常©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

2425

PCV内部調査⽅針
1号機

2号機

PCV内部のロボットによる調査

3号機

 燃料デブリの広がりや格納容器内の損傷状況をさぐる
 1号機格納容器内 ペデスタル外(B)CRDﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ
⽔位約3m

⽔位約6.5m

⽔位
約0.3m

漏⽔

核燃料︓約94トン

核燃料︓約94トン

デブリ量(ﾄﾝ)
炉内
15ﾄﾝ
炉外
264ﾄﾝ

炉外のデブリ量(ﾄﾝ)
解析等
195ﾄﾝ
ミュオン調査0〜30ﾄﾝ

デブリ量(ﾄﾝ)
炉内
21ﾄﾝ
炉外
343ﾄﾝ

作業員アクセス⼝

デブリのイメージ

ペデスタル内側調査を優先(プラットフォームの損傷状態)

グレーチング上を移動し、カメラ付き線量計を⽔⾯下に投⼊して調査 2号機格納容器内 ペデスタル内(A)核燃料︓約69トン

ペデスタル外側調査を優先(デブリのシェルへの到達状況)

CRDレールを経由して直接ペデスタル開⼝部へ侵⼊

 3号機格納容器内 ペデスタル内(A)

⽔位が⾼いため、遊泳ロボットを採⽤
着⽔後、潜⽔によりペデスタル⼊⼝から内部へ
格
納容器

B
損傷なし

⼀部破損

ペデス
タル

A

⼤規模破損

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

28

28

A︓ペデスタル内部
B︓ペデスタル外部
１＆２︓回数©International Research Institute for Nuclear Decommissioning29

1号機 B2

PCV内部調査 の特性(1)
課題︓「映像」「温度」「線量率」情報の収集（１）狭隘空間（φ100mm）と安定⾛⾏の両⽴（２）過酷環境 (⾼線量，暗闇，蒸気雰囲気等)（３）放射性物質の⾶散防⽌
PCV外PCV内装置構成イメージ

ｶﾞｲﾄﾞﾊﾟｲﾌﾟとの取合部

ｹｰﾌﾞﾙ

⾛⾏⽤カメラウインチ部

低放射線環境下に設置

ｶﾒﾗﾍｯﾄﾞ変形

ガイドパイプ⾛⾏時

制御回路ｹｰﾌﾞﾙ
送りﾄﾞﾗﾑﾚﾝｽﾞ

ガイドパイプ⾛⾏時︓ ⻑さ699mm× 幅72mm× ⾼さ93mm
グレーチング⾛⾏時︓ ⻑さ316mm× 幅286mm× ⾼さ93mm
幅20mm×⾼さ40mm
ケーブル︓⻑さ3.5m
約10kg
カメラ×5、放射線線量計×1
約1000Sv以上

クローラ部

CCD

形状変化型
ﾛﾎﾞｯﾄ
ｶﾒﾗﾍｯﾄﾞバウンダリ構築

センサユニット⼨法
重量
ス ペ ッ ク
耐放射線性

制御装置

放射性物質⾶散防⽌装置（ﾁｬﾝﾊﾞｰ）

1000Gy 耐放射線

本 体 ⼨ 法放射線に弱い制御回路を制御装置側（低放射線環境下）へ移設

ｶﾞｲﾄﾞﾊﾟｲﾌﾟ(X-100Bﾍﾟﾈに設置)
ｹｰﾌﾞﾙ

【1号機】
X-100B

ペネトレーション(φ115mm)

1号機 B２調査ロボット「PMORPH（ピーモルフ）」 PMORPH

ｶﾞｲﾄﾞﾊﾟｲﾌﾟ通過⽤ｶﾒﾗ

グレーチング⾛⾏時

Ｉ型(ガイドパイプ通過時)

温度計

ウインチ確認⽤カメラ(内部)

センサユニット
計測⽤カメラコ型(平⾯⾛⾏時)

進⾏⽅向

放射線線量計(内部)クローラ（2個）
調査装置を内包

ガイトパイプ進⾏⽤カメラ

形状変化機構調査⽤カメラLED

線量計

計測⽤カメラ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

31

32

PCV内部調査︓

PCV内部調査 の特性(2)ペデスタル内部調査

課題︓（１）狭隘空間（φ100mm）と安定⾛⾏の両⽴（２）過酷環境 (⾼線量，暗闇，蒸気雰囲気等)（３）放射性物質の⾶散防⽌（４）遮へいブロックの遠隔取外し

２号機ペデスタル内調査結果
【2号機】
X-6

ペネトレーション「映像」「温度」「線量率」情報の収集

2号機 A2
サソリ

ペデスタル壁⾯

CRD交換機C部

スロット開⼝ペデスタル開⼝内部右側壁⾯
CRD交換機３DCADイメージ

C部

PCV内
チャンバ

調査⽇︓2017年1⽉30⽇

B部

グレーチング
脱落部

ガイドパイプA部

プラットホーム
CRDレールPCV
ペネトレーション

ペデスタル開⼝内部
左側壁⾯

スロット開⼝CRDプラット
ホーム

B部

ペデスタル開⼝内部
側壁⾯

CRDレール

A部
CRDレール▶ CRDプラットホームのグレーチングが脱落しているが、フレームは残存している。
※上記画像は、東電HDにて鮮明化した画像をもとに画質改善したものを全天球化©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

34©International Research Institute for Nuclear Decommissioning37

３号機ペデスタル内調査調査⽇︓2017年7⽉19〜22⽇

3号機
ミニマンボウ【調査⽅法】カメラによる撮影【実施時期】2017年7⽉

３号機⽔中ROV外観（モックアップ機）
推進⽤スラスター
昇降⽤スラスター

中性浮⼒ケーブル

CRD
ペデスタル開⼝部
⼩型⽔中ROV

X-53ペネ
CRDレールCRDスロット

プラットホーム
X-6ペネ

PCV仕様

外形⼨法

外径︓φ125mm
全⻑︓約300mm

重量約2000g（気中）

耐放射線性

200Gy

後⽅カメラ
前⽅カメラ

照明

照明
©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

3839

PCV内部のロボットによる調査 技術的課題の例(再掲)

廃炉ロボットの課題
福島第⼀原⼦⼒発電所の事故対応

使⽤済み燃料
プールから燃料の取り出し

放射性物質によるリス
クから⼈や環境を守る

圧⼒容器内部調査
・燃料デブリ形態、拡散状況
・内部構造材損傷状況＜廃炉措置＞• ⼈が近づけない⾼放射線環境• 安全最優先で着実な調査や作業

遠隔基盤技術項⽬

作業員アクセス⼝① 配管貫通部（X-53ペネ）からアクセスしペデスタル内に侵⼊。プラット
フォーム、CRD下部の損傷状況を確認する。
② ペデスタル地下階へのアクセスルートを確認する。
③ 地下階への進⼊が可能であれば、ペデスタル底部デブリの堆積状況や作業員アクセス⼝からペデスタル外へのデブリの流出状況を確認する。

ロボット技術を活⽤した

3号機
ミニマンボウ

作業、移動エリアの除染格納容器の⽔漏れ調査、⽌⽔格納容器内部調査
・燃料デブリ形態、拡散状況
・ペデスタル、格納容器損傷状況＜課題の難しさ＞• 実際の内部状況が不明で⼿探りの状況• 想定ベースの仕様設定• アクセスできる空間や使えるリソースの制約• ⾼信頼な特注製品• あらゆる事態を想定した対処の検討• ⼈間機械系の導⼊• 進捗状況によって廃炉措置全体の構想の変化• 開発途中での仕様変更©International Research Institute for Nuclear Decommissioning43

 ⾼線量率環境への対応
 〜数⼗ Gy/h, 累積線量〜数百 Gy
 耐放射線性の⾼い電⼦機器、測定器、カメラの採⽤ 照射試験による確証、測定誤差の検証
 PCVバウンダリの確保
 ロボットサイズ＜貫通⼝径（⾛破性、搭載機器制約）
 隔離弁の追設、シール機構、窒素加圧管理
 チャンバー内にユニット化されたケーブル送り機構、ロボット
 現地施⼯の取合い、PCV外装置設置エリア作業線量率の低減
 ケーブル，ケーブルマネジメント
 乱巻の抑制、⼲渉物の回避、ロボット放置時の処置
 ケーブル重量＜ロボットのけん引⼒（調査範囲を制約） ケーブルサイズ・特性 [動⼒、制御、通信]（搭載機器を制約 ） オペレーション、遠隔操作 （損傷）環境に応じた⾛破性
 ⾃⼰位置の確認⽅法、俯瞰カメラ、後部カメラ、ランドマークの活⽤ 徹底した訓練、実機モックアップ試験※東京電⼒HD web44©International Research Institute for Nuclear Decommissioning電⼦機器に対する放射線の影響

グレイとシーベルトの関係

１号機: 原⼦炉建屋内線量: １階約数ミリ〜約4000mSv/h以上(南側)
２号機: 原⼦炉建屋内線量: １階約数ミリ〜約30mSv/h、オペフロ最⼤880mSv/h
３号機: 原⼦炉建屋内線量: １階約20ミリ〜約4000mSv/h以上(北側の⼀部)、オペフロ最⼤約2000mSv/h
構成要素部品の放射線耐⼒を把握し、遮蔽材なしでの⾼放射線下の運⽤可能性を検討
参考︓ガンマ線の影響を1/10とする遮蔽 = 鉛版︓2-30mm ／ 鋼鉄︓7-80mm

カメラ
計測⽤センサ

ガンマ線照射試験(20Gy/hour-40Gy/hour）

線源

レンジセンサ電池/CPU/モータドライバ

スキャナ式レンジセンサ

124Gy

カメラ

169Gy

CPUボード、電池
モータ・ドライバ
無線機、LANハブ
３次元距離画像センサ
広⾓ネットワークカメラ
通信デバイス等

200Gy以上

1Gy/hourの⾼放射線下でも100時間以上の動作が可能

ガンマ線照射試験「汎⽤重機やロボットにおける耐放射線評価と管理⽅法の基本的な考え⽅」対災害ロボティクス・タスクフォース 2011年4⽉27⽇

電気事業連合会 デジタルパンフレット 「原⼦⼒・エネルギー図⾯集」

4645

原⼦炉建屋・作業エリアの除染

漏えい箇所調査、補修等の各種作業を円滑に進めるためには、作業場所の環境改善が必要
課題

1号機1階

2号機1階

1.25
20 11.4
1.2 4.5
上部
5 1.3
4.5 6.5
8.0 3.0
1.５3 100
6.5 3.0
1.7
1
上部
4.5 22.0
2.0
1015
4.5
9.0
1.550
X100B421200
2.2 2.5
72
2.5
7.0
3.5
上部
2.6
3.5
1700
2.7
X40B表⾯
7.0
2.4
3.5
MAX 23
2.7
X49表⾯
4.0
2.5
3.5 2.5800
MAX
3.5 3.2
4.5
5.0
2.2
3.5
床近傍
4.0
2100
36.0
100
6230
5.0
45.0
6.0
5.5
6 20
ファンネル直上 床貫通部
4.5 7.0202200 4700
6 23
5 5.5
15 42
40 95
7.0 7.5
6.5659
7.0 8.02031280
6.5 6.5
20 60
300 2201100
120 54 247
52
150
51662
90
290
1820 314
800 1097
5.089139
167
15138 91 290
26600
60
10
48 127
1.21.93mSv/h 以下

3mSv/h 〜10mSv/h

106.730

RCIC-26

表⾯1309.0

2.1
9.0
6.0 4
1019
4.8
7.3
14 15
7 7.8
20
13
1118 10920 7.0
9.1 15 5.5
10
13 18
25 25
3 12 131241097.9
18 4.5 7.3
1410403.6 2.5
8.0
76.5
8.0
4.0 6.0
25
8
7.9

117.0

8.1
36.0

315°側上部

7.3

10mSv/h 〜20mSv/h

無線は⾒通ししか通じない

28〜60

20mSv/h 〜50mSv/h

無線/有線
LAN8操作卓

27 53
44 50 20372050 155 46 50
2156
2763
24
3690
37.51
34.12
203.1 45 442130 19 152350 124
981510 22
22152712 27.5
1052290
18 40
19 2855200
9
床表⾯ＭＡＸ
2221.74430

14351368.88
3120

光ケーブル

4780

リール本体

3580
16264531
41 3469.8
3560
9.2
28 58 91.6
43 50 1352 65.591410
30 46.2 40
57
34 22 1415 9.7
31147563 100 35
35
1140
7 2.2
7.2
2.3
14 9.0
8.5
4.5
7.4
96

50mSv/h 以上

移動中に配線がからまる、切れるなどを回避する、配線の「繰り出し／巻き取り機構」が必要「建屋内の空間線量率について」
東京電⼒ H25.3.22を参考に作成

繰出し装置

Quince

4⾜歩⾏ロボット
⽔上ボート

千葉⼯業⼤学 未来ロボット技術研究センター(fuRo) http://www.furo.org/
千葉⼯業⼤学、東北⼤学、国際レスキューシステム研究機構プロジェクトチーム「Quinceによる福島原発対応」2011.6.8©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

47

エアロック
（作業員出⼊り⼝）

サポート(有線)

3号機1階

6.5
1025
8 6.0 5.6 7
6.5
13
7 2.5
5 4
15 8.513
8.0 5
24 7.55.3
4.8
14
7.0 4.2
5.1
5
5.8
5.1
4.5
12
14
8.0 7.0 8.0 5.5 13
13
5.9
5
4.2
10
5.5
5.4 4.9
7.0 6
24
X6 6.5
サンプラック
8.5
1.4 46.0 4.5
6.5 15 5.4
前28
4.7 15124.8
9.0 上部ペネ近傍20〜69 計装ラック4.8 4 5.5
3.5
4.1
6.2
22前下部ペネ表⾯
7〜220
4.0 8.0
6.5
3.6
1.85

調査活動(無線)

無線LAN●⾼線量エリアでの作業⇒ ・遠隔技術の確⽴●多様な汚染形態／多様な作業場所への対応要・対象部位ごとの仕様検討・開発
１~３号機の放射線量状況 2014年~2015年調査
2012年~2013年調査
3

遠隔制御

従事者の線量限度︓1年間で50ｍSv、5年間で100mSv
作業エリア︓3 mSv/h、アクセスルート︓ 5 mSv/h

除染技術開発の課題

http://fepc-dp.jp/©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

ケーブル繰出し©International Research Institute for Nuclear Decommissioning48

ロボットの設計(1)

いかなる機器を開発しているのか 環境︓⾼放射線、⾼温多湿、塵埃
未知、特性不明、光なし＆地図なし、
 対象︓物理特性不明、臨界、デブリの判別 環境︓ 通常 ⇔ 低放射線 ⇔ ⾼放射線
 形態︓ ⼤型 ⇔ ⼩型 ⇔ 超⼩型
 制御︓ 直接 ⇔ 遠隔 ⇔ ⾃動
 ⽬的︓ 汎⽤ ⇔ 特殊

判断
(Brain) Sensor+Brain+Actuator+Mobilityの組合せ
 Sensor: 電⼦機器の耐放性
 Brain: ⼈による判断

感覚(Sensor)

作業員訓練
判断基準の構築
システムによるサポート




移動系
対 象環

 Actuator︓作業依存で多数の機器
⼿先繰返し位置決め精度、固有振動数
反⼒の受け、⼿先交換

⾼温多湿、塵埃環境
保守のための出⼊り

51

境

環境の制御
移動能⼒構築作業能⼒構築保守⽅法の確⽴ Mobility︓⼤型(40m程度)、⽔中＆気中 保守︓ 使い捨て ⇔ 保守

働きかけ(Actuator)

超⼩型

低放射線

 仕様︓明確 ⇔ 不明確
調査
保守作業の多様性

設計仕様の明確化
通常©International Research Institute for Nuclear Decommissioning廃炉創造ロボコン
 フィールド環境︓

⽬的︓2050年にWorld Cup勝者に勝つ
勝つための戦略、戦術、動作を構築
1998〜2006 SONY AIBOTeam ARAIBO Advanced Robots with AI for Ball Operations

 ①暗闇(環境内照明なし)、②遠隔操作、③電波使⽤不可

 試⾏時間︓10分
 課題︓①モックアップ階段︓(A)5Kgの荷物を1階から2階まで運び，元の場所に戻る。(B)2階の物を調べる。

 RoboCup＠Home 2014〜

 ＠Home Standard Platform Leagues



⼩型53

 RoboCup Four‐legged League––

⾼放射線

保守作業
⼤型

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

ロボコンの例︓RoboCup 作業員被爆⇒ ロボットによる保守
 ⼤型機器⇒ 保守作業場所の確保

環境Toyota Human Support Robot (HSR) as the Domestic Standard Platform
SoftBank Pepper Robot as the Social Standard Platform

＠Home Education
Homeロボット、サービスロボットの技術開発
⾳声認識、発話、顔認識など
多種類形状のハンドリング

 機能︓階段⾛⾏（Up, Down, 斜め、踊り場Turn)、荷造り、荷下ろし、倉庫番問題、照明︖、カメラ、 … …
 設計時の変数とその許容幅︓荷の⼤きさ、重⼼位置、摩擦係数、階段形状、踊り場形状、 … …

②標準テストフィールド︓(A)フィールドの形状（⾯積や凹凸など）を調べる。(B) 物を調べる。
 機能︓⾯積・形状測定⽅法 … …

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

54©International Research Institute for Nuclear Decommissioning57リスクアセスメント
 ハザードとリスクコンテスト課題(危険性・有毒性)と(⾝体的影響の重篤度とその可能性)
発⽣事故と機能的影響、想定状況と許容範囲(例) 斜め階段下り仕様の抽出

 設計条件︓蹴上がり、踏み幅の条件
 斜め何度で推⼒不⾜︖、転倒、平地移⾏困難…

概念設計
リスクアセスメント
詳細設計
仕様チェック

コンペはなぜ必要か 技術シードの必要性

 発想に基づく実現例を多数⽰す
 技術的課題を検討する
魔の川 実現までの困難︓

ダーウィンの海
市場

基礎研究
研究

 利⽤場⾯(Use case)を想定して考える 設計パラメータの変更も必要
 要素間の接続⽅法を早めに決定する

死の⾕発案
応⽤研究
開発

製品化研究
事業化

量産化

 アイデアを尊重する

 解析できなくても良い設計解がある。実験的に確かめる(⼿間が掛る)。解析できると(短時間で)多くの⼈に認められやすい。
 全体のコンセプトは、皆の⼒を合わせるために重要。

 環境と対象への適合性を設計する

 「観測→ 分析→設計→適⽤」のサイクルを回す。
 適⽤ではPDCAを回す。改善が必要。だが、未踏分野開拓では、⼀発勝負が必要
 完成度より仕様の余裕度。頑健性(Robust)が重要。

 要素部品が壊れたら︓FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)、
故障モード影響解析。要素の故障によるシステムへの影響を調べる。ボトムアップ⼿法。
 故障の原因は︓ FTA(Fault Tree Analysis) 、故障⽊解析。その要因を探る、トップダウン⼿法

©International Research Institute for Nuclear Decommissioning©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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今⽇のメッセージ

君に何を期待するか
http://irid.or.jp/_pdf/Sympo2016_Arai.pdf
IRID シンポジウム 2016 新井⺠夫︓「ロボットが担う廃炉技術」

 福島第⼀過酷事故以来、6年半が経過
 格納容器内の状況、号機毎の違いが分かってきた。
 デブリ取出しに向け、研究開発中
廃炉作業とは

 学⽣として、社会⼈として、コンテスト課題
仕様の抽出

廃炉⽤ロボットとは福島第⼀で使⽤されたロボット
PCV・RPV内部での調査＆作業システム

概念設計
リスクアセスメント

廃炉⽤ロボットの課題
設計とは

詳細設計
仕様チェック

 福島第1の状況を科学的に理解すること
 技術の適⽤、失敗、そしてその後の対応を深く考えること
 社会の技術としての科学技術を広範に眺める⼒を持つこと

 多分野複合技術の研究者として
 ⾃分の分野を他の分野から眺める経験を積むこと
 コミュニケーション能⼒を⾼める努⼒を常に継続すること
 社会科学的視点を理解すること

 研究プロジェクトリーダーとして、
 未踏分野の技術成功率は低いことを理解すること
 失敗例を的確な情報として残すこと
 部分最適化を避け、全体最適化を図ること©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

60©International Research Institute for Nuclear Decommissioning

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