平成25年度補正予算 廃炉・汚染水対策事業費補助金 原子炉建屋内の遠隔除染技術の開発 進捗状況 平成27年11月 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構 無断複製・転載禁止 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 目 次 1. 全体計画 2. 高所用除染装置の開発 2.1 高所用除染装置の概要 2.2 高所用除染装置 実証試験の概要 2.3 高所用除染装置 実証試験結果 (1)高圧水ジェット除染装置 (2)ドライアイスブラスト除染装置 (3)吸引・ブラスト除染装置 2.4 高所用除染装置の実機適用計画 3. 上部階用除染装置の開発 3.1 上部階用除染装置の概要と製作状況 3.2 上部階用除染装置 実証試験計画 4. 地下階除染の概念検討 5. 大学研究室との連携 6. 実施体制 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 2 １. 全体計画 【背景と目的】 背 景 福島第一原子力発電所1～3号機の原子炉建屋内は、高線量下にあ ることから、「燃料デブリ取り出しに向けた原子炉建屋内の作業を円 滑に進めるためには、除染、遮蔽および線源となっている機器の撤去 などを組合せ、原子炉建屋内の線量率を低減することが重要となる。 目 的 PCV漏えい調査、内部調査等の作業を円滑に実施するために必要な エリアに適用可能な遠隔除染技術を確立する。 原子炉建屋内の高所及び上部階の線量低減に必要な遠隔除染装置 については昨年度の成果を踏まえて開発を実施し、実機適用可能な ことを確認する。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 3 １. 全体計画 【開発除染装置と開発状況】 高所用除染装置 ・平成25年度：設計、製作 ・平成26～27年度：改良、実証試験、実機適用性評価 上部階用除染装置 ・平成25年度：設計 ・平成26～27年度：製作、実証試験、実機適用性評価 ドライアイスブラスト 高圧水ジェット 吸引・ブラスト 低所用除染装置 ＜開発完了＞ 地下階装置 ・平成26年度： ・平成23～24年度：設計、製作、2F検証 ・平成25年度：改良、実証試験、1F実証試験 技術課題検討、 開発立案 吸引･ブラスト除染装置 高圧水ジェット除染装置 ドライアイスブラスト除染装置 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 4 １．全体計画 【本研究の位置づけと他プロジェクトとの関係】 原子炉建屋内の遠隔除染技術の開発 開発装置 現場投入 低所用除染技術の開発 原子炉建屋内の線 量低減工事 高所用除染技術の開発 ※既存の遮蔽、撤去技術 （ASTACO-SORA RACCOON 等）も活用しながら工事推 進 上部階用除染技術の開発 遮蔽技術の 検討 目標線量率および 作業エリアの提示 （ニーズ） 地下階除染の 概念検討 工事計画 への提言 PCV漏えい調査、 PCV内部調査等 他PJ 試料 基礎データ取得 JAEA （汚染状況等調査） 調査 結果 他PJによる 建屋内作業 要求 仕様 （試料分析） 装置 仕様 分析 結果 総合的線量低減計画の策定（iDR） ・原子炉建屋内の線量低減に係る技術調査 ・原子炉建屋内の線量寄与分析 ・原子炉建屋内の線量低減シナリオ（線量低減計画、最適工法）の策定 目標線量率および 作業エリアの提示 （ニーズ） ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 5 ２．高所用除染装置の開発 【全般】 平成25年度に原子炉建屋1階高所をターゲットにした3種類（高圧水ジェット、ドライアイス ブラスト、吸引・ブラスト）の除染装置の設計・要素製作・試験を実施。 高圧水ジェット ドライアイスブラスト 吸引・ブラスト イメージ 除染方式 除染対象面から少し離れた 位置から高圧水を噴射する。 圧縮空気を用いてドライアイス を対象に吹き付け研削/回収 する。 圧縮空気を用いてスチールグ リッドを対象に吹き付け、研削 /回収をする。 主な適用先 構造物に付着した遊離性汚染 (比較的広範囲の除染が可能) 構造物に付着した遊離・固着性 汚染 建屋躯体の固着/浸透汚染 (モード切替で遊離性も対応) 平成25年度の成果を基に装置の改良を実施 実機モックアップを用いた実証試験を実施し、実機適用性評価（福島第一原子力発 電所の投入を考慮）を実施。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 6 ２．高所用除染装置の開発 【全般】 ３種類の高所用除染装置で、高所の除染対象をカバー ・ 吸引・ブラスト除染装置 ：機器ハッチ開口部、天井等 ・ ﾄﾞﾗｲｱｲｽﾌﾞﾗｽﾄ除染装置 ：ケーブルトレイ内、盤上面等 （水の使えない箇所） ・ 高圧水ジェット除染装置 ：高所機器全般 高所除染箇所の分担例 （複数の装置で対応できる箇所もある） 吸引・ブラスト除染装置 ドライアイスブラスト除染装置 高圧水ジェット除染装置 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 7 ２．１ 高所用除染装置の概要 【高圧水ジェット除染装置】 高所用高圧水ジェット除染装置は、ノズルヘッド部および昇降アームを備えた移動台車 と 高圧水の供給・回収を行う除染ユニットで構成される。 主に高所の構造物表面に堆積した遊離性汚染を対象に、離れた位置から高圧水を 噴射することにより除染する装置である。 ドレンファンネルを予め閉止し、重力により流れ落ちる除染水をせき止め、移動台車に 備えた吸引ヘッドで回収する。 ノズルヘッド部 高圧水装置 制御装置 ケーブル・ホース ・高圧水ホース ・吸引ホース ・水圧ホース ・エアホース ・電源ケーブル ・光ケーブル 高圧水ノズル アーム （伸縮可能） ×1 ×1 ×3 ×1 ×1 ×2（内1本予備） 給水タンク 操作ユニット （カメラモニタ含） 免震重要棟 水 高圧水 電源A 高圧水ポンプ 100m以上 電源B 制御盤 移動台車 巻取りリール 吸引ヘッド 回収装置 除染装置本体 汚染水 回収タンク 吸引 HEPA 吸引 フィルタ 真空ポンプ ドレン閉止プラグ R/B内 R/B外 通信・制御 電源 【高所高圧水除染装置のブロック図】 【除染装置本体写真】 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 8 ２．１ 高所用除染装置の概要 【ドライアイスブラスト除染装置】 高所用ドライアイスブラスト除染装置は、高所にブラスト噴 射ノズルをアクセスするための昇降機能付き台車と、平成 25年度に開発した低所用ドライアイスブラスト装置の支援 台車で構成される。 主に高所の構造物表面に堆積した遊離性汚染および付着 した固着性汚染を対象に、ドライアイスを噴射することによ り除染する装置である。 アーム手先は狭い場所へのアクセスを考え細径化、先端は 壁面、天井面、ダクト上面に向けた噴射のため首振り機構 を搭載している。 昨年度開発範囲 ケーブル巻き装置 コンプレッサ ドライアイスブラスト装置 除染作業イメージ 吸引回収装置 動力・通信・空圧 複合ケーブル 支援台車 除染台車 遠隔除染台車 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 9 ２．１ 高所用除染装置の概要 【吸引・ブラスト除染装置】 高所用吸引・ブラスト除染装置は、4段テレスコ梯子と7軸アームを備えた作業台車 とブラスト材を供給・回収する除染ユニットで構成される。 主に高所の建屋躯体に浸透した汚染の除染（研削、回収）を行う装置である。 作業台車は独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下、「NEDO」 という）の「災害対応無人化システム研究開発プロジェクト」で開発された台車を活 用、除染ユニットは低所用除染ユニットを活用している。 アーム/ヘッド 作業台車 除染ユニット ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 10 ２．２ 高所用除染装置 実証試験の概要 実証試験では，以下の要求仕様（性能）について確認，評価を行う。 ・目標線量率（作業エリア3mSv/h、アクセスエリア5mSv/h）を踏まえた除染性能 ・除染時に使用する水やブラスト材等を飛散させずに回収する機能 ・遠隔による操作性，走行性，アーム動作性 ・付帯機器との連携性 ・故障時の機器回収性，転倒防止能力，安全機能 ・その他 実証試験では，実機を模擬したモックアップを用い，それぞれの高所用除染装置の除染対象、 投入時期を踏まえ試験を行う。 実証試験モックアップイメージ（１号南東） 実証試験モックアップイメージ（3号北西） ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 11 ２．２ 高所用除染装置 実証試験の概要 公募における要求事項（確認項目）とその成果目標 確認項目 成果目標 ①除染性能 ・吸引・ブラスト：コンクリート（塗装有）0.1～0.4mm／コンクリート（無塗装）1～3mm研削 ・ドライアイス：模擬固着性汚染を80％除去 ・高圧水：粉塵を80％除去 ②遠隔操作性 （除染動作・走行性） 【除染動作】 ・吸引・ブラスト：高さ8m位置での除染動作（位置設定、倣い）が可能 ・ドライアイス ：高さ8m位置の除染対象にドライアイス噴射が可能 ・高圧水：アームが高さ6m程度に到達し、高さ8m位置の除染対象に高圧水噴射が可能 【走行性】 作業台車と除染ユニット（ホース・ケーブル等含む）を組み合わせた状態で、遠隔によ り実機を模擬したアクセス通路及び段差（50mm）を走行できること ③附帯機器等との 連携性 作業台車と除染ユニット（ホース・ケーブル等含む）を組み合わせた状態で、遠隔操作によ り走行、除染の一連の作業を連携して行えること ④故障時の安全性能、 転倒防止 ・非常停止時に装置設計通りバックアップ電源の供給が行えること ・異常動作時に非常停止が行えること ・アーム（またはパンタグラフ）の最高到達位置で除染を行い台車が転倒しないこと ・故障時に装置を牽引等により回収する機能があること。（他機器の使用も可とする。） ⑤除染媒体を 回収する機能 ・吸引・ブラスト：除染媒体を飛散させずに回収（98～99％）できること ・ドライアイス：除染媒体を飛散させずに回収（90％）できること ・高圧水：ドレンファンネルで回収可能なこと（目標：残留する除染水が、床勾配有る環境 で水深10mm以下（閉止プラグ端部より測定）、床 勾配無しで水深1mm以下となること ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 12 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【高圧水ジェット除染装置(1/3)】 技術的課題 原子炉建屋の高所エリアは、配管、ダクト、ケーブルトレイが錯綜しており、 このような高所狭隘部に除染ツール（ノズルヘッド）をアクセスさせる必要 その１ がある。 解決方法 アームの先端に小型のノズルヘッド（直径248mm） を搭載し、高所狭隘部の真下から垂直に上昇して アクセスする。 ノズルヘッドが上昇する位置をレーザにより天井 方向に投影し、これを目印に移動台車の位置 合わせを行う。 試験結果 現地を模擬した幅335mmの狭隘 部に、遠隔でノズルヘッドをアク セスできることを確認し、アクセス 性能に関して現地に適用できる 見通しを得た。 高 所 構 造 物 （ サ ポ ー ト ） ノズル ヘッド W7m×D7m×H8m 高所構造物ﾓｯｸｱｯﾌﾟ（試験 中は外周に遮光ｼｰﾄ設置） 335mm レーザ （緑色） アーム 高 所 構 造 物 （ 配 管 ） 移動 台車 最大高さ 約６ｍ ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 13 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【高圧水ジェット除染装置(2/3)】 技術的課題 原子炉建屋内は高線量であることから、万が一、除染装置が故障した 場合、非常回収のために、作業員が立ち入ることのできる時間が短い。 その２ 解決方法 改良内容 除染時の姿勢から、容易に、走行時の姿勢へ戻す手段を有する。 アーム ： バルブを開け駆動水を抜くことで、ノズルヘッドの 自重により、下降 アウトリガ： バルブを開け駆動水を抜くことで、バネにより上昇 走行不可となった場合に、容易に、牽引回収する手段を有する。 エアホース（ロボットによる遠隔作業も考慮）を接続してクローラ のクラッチを解除し、ウインチにより牽引 上側ｶﾞｲﾄﾞを追加 左右側ｶﾞｲﾄﾞを追加 ｴｱｶﾌﾟﾗ位置合わせ容易化 試験結果 非常回収のために備えた機能が 正常に動作することを確認した。 エアホースのカプラは、ロボットに よる遠隔作業を考慮し、改良する。 牽引 ｱｲﾎﾞﾙﾄ 押込み ﾜｲﾔ ロボットが 把持し易い 形状に変更 最大牽引力3400N エア ホース ｴｱｶﾌﾟﾗ接続（押込み）容易化 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 14 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【高圧水ジェット除染装置(3/3)】 技術的課題 その３ 除染対象が多岐にわたる。（配管、ダクト、ケーブルトレイ、盤） 除染性能は、遊離性汚染に対し、除去率80%以上を目標とする。 解決方法 離れた位置から高圧水を噴射することにより、様々な形状の 除染対象表面に付着した遊離性汚染を除去可能とする。 試験結果 ４ケースで目標達成。盤上面は除染条件見直しにより達成できる見込み。 配管 ダクト ケーブルトレイ コンクリート 盤上面 施 工 前 施 工 後 軌跡 除染速度 除 去 率 ﾋﾟｯﾁ 53% 98% 94% 87% 99% （除染速度、ﾋﾟｯﾁを見直して 再試験を実施する予定） ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 15 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【ﾄﾞﾗｲｱｲｽﾌﾞﾗｽﾄ除染装置(1/3)】 技術的課題 その１ パンタグラフや作業ユニットを伸ばした後に、台車の停止位置が悪く、 除染対象箇所にアクセスできない場合、台車の移動が必要となり、 後戻り作業となる。 解決方法 ３ＤＣＡＤデータ上で、除染作業シミュ レーションを行い、除染作業が可能な 台車停止位置をあらかじめ評価して おく。（右上図） 除染作業イメージ（CAD） 台車の目標停止位置と自己位置を ３Ｄレーザースキャンデータ上に表示 することで、台車を目標停止位置に 移動させる。（右下図） 台車の停止位置評価 試験結果 レーザスキャナで測定した建屋内の ３次元データと、除染装置のカメラ画像 を比較し、構造物の位置から台車の 自己位置を計測しながら、台車を目標 停止位置に停止できることを確認した。 自己位置表示機能を用いた台車の移動状況を示す画面 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 16 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【ﾄﾞﾗｲｱｲｽﾌﾞﾗｽﾄ除染装置(2/3)】 技術的課題 原子炉建屋内は高線量であることから、万が一、除染装置が故障した 場合、非常回収のために、作業員が立ち入ることのできる時間が短い。 その２ 解決方法 容易に、牽引回収する手段を有する。 容易に、走行時の姿勢へ戻す手段を有する。 試験結果 一連の非常時回収試験を実施し、有人作業が可能な短い時間で回収で きることを確認した。 ｱｲﾎﾞﾙﾄ ﾜｲﾔ 作業ユニット（テレスコピックアーム） が伸びたまま縮まない場合 空気ホース（４色）を切断、あるい は取り外し、アームに付随するワイヤを 作業員が引っ張ることで、強制的に縮 める。 パンタグラフが伸びたまま縮まない 場合 ｶﾞｲﾄﾞ（下側のみ） 台車下部にある油圧バルブを開放 することで、強制的に縮める。 停止時の向きが悪く、ハンドパレット が挿入できない場合 ブレーキ解除し、電動チェーンブロック 等で牽引することで、台車の向きを変 える。 台車の底部に補助輪付きハンドパレットを挿入す ることで、作業員２名で牽引可能となる。（コー ナーを回る場合は、作業員３名で牽引可能） ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 17 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【ﾄﾞﾗｲｱｲｽﾌﾞﾗｽﾄ除染装置(3/3)】 技術的課題 その３ 除染媒体（ドライアイス） の回収目標値を９０％以 上とした。 解決方法 除染用のノズルに以下の工夫を施した。 ・ノズル全面３か所にスライドバー（青）を 設け、カメラ（赤）で壁面設置状況を確 認できるようにした。 ・ノズル付け根部分に前後、左右にスプ リング機構（緑）を設けた。 試験結果 ・模擬汚染として付着させた 塩化セシウムの９８％を回収 できていることを確認した。 ・噴射したドライアイスの９２％ を回収できていることを確認 した。 アクリル試験体中央部に模擬汚染を塗布（模擬汚染：塩化セシウ ム９６００μｇ：塗布前に試験体表面を紙やすりで研磨）し、ド ライアイスブラスト除染後の塩化セシウムの分布を測定した。 初期付着量 9600 μ ｇ 除染対象箇所残留量 アクリル板（壁面） 壁面 アクリル板への飛散量 総残留量 回収量 28 136 34 19 217 9383 μ μ μ μ μ μ ｇ 除去効率 ｇ ｇ ｇ ｇ 除去効率 ｇ 回収率 ＣＯ２回収率 99 % 98 % 98 % 85-98 % 除去率98％、回収率85-98%（平均92％） ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 18 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【吸引・ブラスト除染装置（1/3）】 技術的課題 その１ 解決方法 高所エリアの除染対象においても、以 下の除染性能が得られること。 【コンクリート（塗装無）…浸透性汚染】 研削量1～3㎜ 【コンクリート（塗装有）…固着性汚染】 研削量0.1～0.4㎜ ブラスト除染の対象となる壁 面・天井面にアクセス。 アームの倣い速度を調整して 上記の研削量が得られる除 染条件を確認。 コンクリート試験体 試験結果 コンクリート表面の塗装有・ 無の双方の試験体に対して ブラスト除染を実施し、所定 の研削量が得られることを確 認し、建屋躯体の浸透性汚 染・固着性汚染の双方に対 応できることを確認した。 【除染試験状況】 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 19 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【吸引・ブラスト除染装置（2/3）】 技術的課題 その２ 解決方法 高所エリアの除染が可能であること （ブラスト）原子炉建屋高所エリアの 壁面・天井面 （吸引）ダクト、ケーブルトレイ等の 構造物上面 ダクト・ケーブルトレイ等の構造物がある状態での 壁面・天井面の除染可能範囲を確認 ダクト・ケーブルトレイ上面の吸引除染範囲を確認 試験結果 構造物のある状態での建屋躯体、及び 構造物上面へのアクセスは限定的 構造物の無い状態での壁面・天井面への アクセスは問題なし 1400㎜ ② ① ④ ③ ⑤ 【ケーブルトレイ上面への吸引除染例】 試験結果を踏まえた改造 構造物狭隘部へのアクセス性向上のた め、カメラ追加・レーザポインタ追加・測 域センサデータ処理の高度化を実施 【測域センサ高度化のポイント】 ・環境認識性の向上（モデル化） ・モデルの装置周辺（半径５ｍ）を常に表示 ・モデル上に装置をはめ込み、状態監視 ・装置位置決めや、除染前のシミュレータ として活用 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 20 ２．３ 高所用除染装置 実証試験結果 【吸引・ブラスト除染装置（3/3）】 技術的課題 原子炉建屋内は高線量であることから、万が一、除染装置が故障した 場合、非常回収のために、作業員が立ち入ることのできる時間が短い。 その３ 想定事象 （動作不能部位） 解決方法 想定事象からの復旧・回収方法を設定して、 その作業時間を確認 作業時間を要し被ばく大の作業を抽出 改造内容を検討し、今後の計画に反映 試験結果 復旧・回収作業が可能であることは確認 高線量エリアでの被ばくを低減するため、 以下の改造を実施 復旧・回収方法 1 駆動モータの故障による 旋回軸の動作不能 除染姿勢 手動治具による 復旧 2 油圧ポンプの故障による 傾斜軸の動作不能 除染姿勢 手動ﾎﾟﾝﾌﾟによる 復旧 3 油圧ポンプの故障による リフト軸の動作不能 除染姿勢 手動ﾎﾟﾝﾌﾟによる 復旧 4 油圧ポンプの故障による アウトリガの動作不能 除染姿勢 手動ﾎﾟﾝﾌﾟによる 復旧 5 台車のステアリング軸の 故障による走行不能 走行姿勢 手動治具による 角度調整 6 台車の走行軸の故障に よる走行不能 走行姿勢 牽引治具による 牽引 ○リフト伸縮、傾斜軸用 ホース ⇒非常時用ホース・ケーブルを 後方(100m)まで敷設。 非常時は屋外より操作。 試験結果を踏まえた改造 非常時対応用のホース・ケーブル を予め敷設 非常用の操作ロッドを装置後方に 延長移動することにより、作業者、 作業ロボットのアクセス性向上 故障発生時 の台車姿勢 ○ステアリング・旋回軸 操作ロッド ⇒後方へ延長移動。 非常時は後方より作業者または 他ロボットがアクセスして操作。 最大牽引力3400N ○アウトリガ用 ホース ○走行軸 ブレーキ解放ケーブル ⇒非常時用ホース・ケーブルを後方(100m) まで敷設。非常時は屋外より操作。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 21 ２．４ 高所用除染装置の実機適用計画 高所用ドライアイスブラスト除染装置について、実機適用を計画中。 １．除染対象箇所 ３号機原子炉建屋１階南西部 全般的に１０ｍＳｖ／ｈを越えている。２ｍ～３ｍ程度の高さの線量率が高く、上部に 行くほど徐々に低くなっている。 ２．実施予定 免震棟近くの駐車場にて、高所除染装置と低所除染装置との組み合わせ調整、習熟 訓練を実施後、実機適用予定。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 22 ２．４ 高所用除染装置の実機適用計画 ３．具体的な除染対象箇所の抽出 γカメラ測定結果から、相対的に線 量率の高い箇所を抽出①～⑤ ① ② ドライアイスブラストの対象箇所を 抽出②～⑤ ⑤ ③ ④ 高所用除染装置でβ線測定を実施 し、その結果から優先順位をつけ ていく。 ３号機機器ハッチ東側の高所除染箇所の例 ４．その他 ・ 高圧水ジェット除染装置は１２月総合試験、 吸引・ブラスト除染装置は１月総合試験を 予定しており、総合試験終了後に実機適用の具体化検討予定。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 23 ３．上部階用除染装置の開発 【全般】 対象箇所は、原子炉建屋内の上部階（２階、３階）の低所部位とし、除染方法は、高圧水ジェッ ト除染、ドライアイスブラスト除染、吸引・ブラスト除染を採用した（低所用除染装置と同じ方 法） 。 上部階にはリフタで昇降することを前提に開発。 除染ユニットを上部階へ搬送し、各階にて除染作業を実施する遠隔装置（主に台車）について は共用化とする検討を行い、遠隔装置の共用部分を各社で分担し、基本設計を実施（下表参 照）。除染ユニットは共通化した台車に適用可能となるように設計。 吸引・ブラスト除染/ドライアイスブラスト除染方式 高圧水ジェット除染方式 平成25年の基本設計を基に装置詳細設計・製作を実施して完成 実機モックアップを用いた実証試験の実施要領を検討し、試験計画策定 9月より実証試験を実施中 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 24 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【作業台車】 低所用除染装置で使用した作業台車 （MHI-MEISTeR）のコンセプトが基本 ベース 複数の除染ヘッド（吸引、ドライアイス ブラスト、高圧水、ブラスト）に対応で きるようにヘッド取り合いはツールチェ ンジャを採用するとともに、アームの 可搬重量を強化 平成２７年８月製作完了 単体機能検証実施済み 作業台車（両腕収納姿勢時）の寸法 外形寸法 L1200（除染走行時1700）×W750×H1700 [mm] 質量 約550 [kg] 移動方式 対地自動追従式独立4クローラ方式 移動・走行性能 段差50 [mm] 走行 最大1.2 [km/h] 瓦礫等不整地走行（砂地以外）、その場旋回 通信方式 有線（光） ※非常時対応として無線搭載 非常用電源 バッテリ内臓（約4時間） ロボットアーム ７軸多関節、先端取扱質量25 [kg]、繰返し位置精度0.5 [mm] ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 25 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【搬送台車／支援台車】 搬送台車 除染ユニット（ブラスト除染の場合）及びケーブル・ホース送り装置（高圧水の場合）の搬送 支援台車 コンプレッサ（ブラスト除染の場合）及びケーブル・ホース送り装置（高圧水の場合）の搬送 通信インタフェースの冗長化（有線1系統、無線2系統） 衝撃緩衝機構（前・後に配置）により、段差・スロープ乗越え時のピッチ方向揺動を抑制 平成27年8月に製作完了、単体試験実施済 搬送台車/支援台車諸元 搬送台車/支援台車 進行方向 スロープ 乗越え時の 揺動抑制 外形寸法 L2300mm×W714mm×H350mm 車重量 約750kg 走行形式 電動モータ駆動左右独立クローラ走行式 最大積載荷重 約950kg 最大走行速度 20m/min 最大乗越え段差 50mm 最大登坂傾斜 15度 常用電源 DC12VまたはAC200V 非常用電源 バッテリ内蔵（約30分走行可能） 有線1系統 IEEE802.3ab/u/i 通信 インタフェース （1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T） 無線2系統 IEEE802.11n/a/b/g （2.4GHｚ帯・5GHz帯両対応） Spanning Tree Protocolによる冗長化対応 衝撃緩衝機構 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 26 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【中継台車】 中継台車 吸引・ブラスト除染および高圧水ジェット除染方式において、基地局より除染作業台車 までの各装置への動力と通信を中継する 状況 ①平成27年8月に製作、単体試験を完了 ②吸引・ブラスト/ドライアイスブラスト除染方式でのケーブル巻出し連携動作確認完了 ケーブル巻取装置 降圧トランス 1,790mm 中継台車本体 中継台車本体諸元 通信方式 L2000mm×W1100mm×H500mm 約680kg 電動モータ駆動左右独立クローラ走行式 約900kg 20m/min 50mm 15度 AC200V バッテリ内蔵（約30分走行可能） 有線 (非常時は無線) (台車高さ) 500mm 外形寸法 車重量 走行形式 最大積載荷重 最大走行速度 最大乗越え段差 最大登坂傾斜 常用電源 非常用電源 補助輪 ゴムクローラ 2,150mm 1,100mm 2,000mm (台車幅) (台車長さ) 中継台車と搭載装置の例 吸引・ブラスト/ドライアイスブラスト除染方式 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 27 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【高圧水ジェット除染ユニット】 高圧水ジェット除染ヘッド 高圧水の圧力及び流量を低所除染装置と同じとし、同等の性能が得られる設計としている。 ケーブル・ホース送り装置 搬送台車/支援台車に搭載し、上部階でのケーブル・ホースのハンドリングを行う。 平成27年8月に製作完了、単体試験実施済 ｽﾄﾛｰｸ ガイド ローラ 1615 ガイド ローラ 送り機構 1265 ブレーキ機構 ｹｰﾌﾞﾙ ･ﾎｰｽ 2300 ケーブル・ホース送り装置 （搬送台車に搭載した状態） ノズル 127 ブラシ 127 338 高圧水ジェット除染ヘッド ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 28 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【ドライアイスブラスト除染ユニット】 ドライアイスブラスト除染ユニット 支援台車より供給される圧縮空気にドライアイスブラスト装置内で生成したドライアイ ス粒子を混合し、対象に吹付、汚染物質を回収する。ドライアイスブロック1個あたり、 約20分の除染が可能で、本装置は3個を装填し除染作業を行うことが可能。 状況 平成27年8月に製作、単体試験を完了しドライアイスブラスト除染システムでの組み合 わせ起動試験にて連続噴射動作、ドライアイスブロックリロード動作を確認。 回収装置 ドライアイス ブラスト装置 1,227mm ケーブル巻取装置 (懸架式) 446mm φ106mm 700mm 1,560mm ドライアイスブラスト除染ユニット 噴射 ノズル ブラシ 吸引側 配管 ドライアイスブラスト除染ヘッド ブラスト 側配管 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 29 ３．１ 上部階用除染装置の概要と製作状況 【吸引・ブラスト除染ユニット】 研削材を除染対象面に噴射し表面を研削する装置。（研削材は回収・汚染と分離して再利用） モード切替とヘッド交換により、吸引除染としても使用可能 平成25年度に実施した設計に基づいて平成26年10月より製作し、平成27年7月製作完了。 （上部階エリアでのアクセス性向上のため、低所用装置に比べ各ユニットを小型化） 【吸引・ブラストユニット】 【圧縮空気供給ユニット】 【吸引・ブラストヘッド】 【吸引専用除染ヘッド】 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 30 ３．２ 上部階用除染装置 実証試験計画 上部階用除染装置の検討にあたっては、高所用の性能に加え、上部階での作業を考慮し、以 下を条件で設計を行う。 上部階との往復には汎用の昇降作業台を使用すること 上部階との往復に要する時間を極力短縮すること 上部階の構造躯体、機器配置の中で動作すること その他、上部階での作業に必要と思われる事項 実証試験では，原子炉建屋２階及び今後別途導入される昇降作業台を模擬したモックアップ を用い，各除染システムでの各種試験を行う。 7月 8月 9月 10月 11月 12月 起動試験 (1)ﾌﾞﾗｽﾄｼｽﾃﾑ 実 証 試 験 (2)ﾄﾞﾗｲｱｲｽｼｽﾃﾑ （一部は(1)と共通で実施） (3)高圧水ｼｽﾃﾑ ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 31 ３．２ 上部階用除染装置 実証試験計画 公募における要求事項（確認項目）とその成果目標 確認項目 成果目標 ①除染性能 ・吸引・ブラスト：コンクリート（塗装有）0.1～0.4mm研削／粉塵80％除去 ・ドライアイス：模擬固着性汚染80％除去 ・高圧水：粉塵80％除去 ②遠隔操作性 （除染動作・走行性） ・各装置を連結した状態で、遠隔により正常に走行、上部階への昇降が行えること ・各除染ヘッドと作業台車を組み合わせ、床面及び壁面（高さ約2m）に対し、遠隔により 除染動作（位置設定、倣い動作）ができること ③附帯機器等との連携性 ・各装置を連結した状態で、遠隔により走行、除染の一連の作業を連携して行えること ④故障時の安全性能 ・電源断時に装置設計通りバックアップ電源の供給が行えること ・通信異常時に外部無線機の活用により通信の回復が行えること ・異常動作時に非常停止が行えること ⑤除染媒体を回収する機能 ・吸引・ブラスト：除染媒体を飛散させずに回収（98～99％）できること ・ドライアイス：除染媒体を飛散させずに回収（90％）できること ・高圧水：除染ヘッド移動後に流れ落ちる水滴状の水が無いこと。（濡れ状態は許容する。） ⑥上部階との往復には汎用 の昇降作業台を使用 ・搭載寸法：4.9m×5.2m以内であること ・可搬重量：最大 2 tであること ・昇降時間：上昇・下降それぞれ5分(目標)で実施できること ⑦上部階との往復時間 昇降作業台への乗降り、昇降を合わせ、1時間以内で実施できること ⑧上部階の構造躯体、機器 配置の中での動作 走行試験では上部階の走行ルートを模擬したモックアップを使用すること ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 32 ３．２ 上部階用除染装置 実証試験計画 上部階アクセス性の確認要領 各ステップにおいて、各台車の走行が問題なく可能であること、 また、その際のケーブル・ホース等の取扱性、カメラ等による視認性等を確認 ステップ① 装置乗込み ステップ② リフタ昇降 ステップ③ 上部階進入 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 33 ４．地下階除染の概念検討（1/2） タービン建屋地下階 ・地下滞留水の低下にあわせた喫水面（壁面、機器 側面）の散水除染、底部スラッジ回収、床面除染の 概念検討を実施した。 （これらの除染については、既存技術で対応できるこ とを確認した。） ・地下滞留水と水面付近の壁面（過去に水中で あった部分が水位低下により気中に暴露された部 分）を汚染源としたモデル評価では、水面付近でも 最大4mSv/hの評価結果となった。一方、タービン 建屋の実測値は、1～3号機のいずれも数十～百 mSv/hであり、想定線源以外の線源が存在するこ とが示唆された。 散水除染概念 【モデル評価結果】 スラッジ回収概念 モデル評価の結果、最大で も4mSv/h程度である。 一方、タービン建屋の実測 値は、1～3号機のいずれも 数十～百mSv/hである。 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 34 ４．地下階除染の概念検討（2/2） 【モデル評価と実測値の違いの想定要因】 ①周辺機器の内部汚染、表面汚染。（主復水器および接続配管） ②事故後初期にタービン建屋地下階の高所壁面、天井面が、原子炉建屋からの汚染気体ある いは汚染蒸気で汚染した。 ③当該箇所はモデル評価より水深が深い。 ④当該箇所は滞留水分析結果より放射能濃度が高い。 ⑤滞留水は深さ方向に放射能濃度分布がある。 線源を明確にした上で、当該の線源に対する除染概念検討を進める。 原子炉建屋地下階 ・原子炉建屋地下階の除染概念検討として、原子 炉建屋１階に穴をあけて実施する方法、三角コー ナーからアクセスする方法等、現状技術で実施で きる方法について概念検討を行った。 原子炉建屋地下階のアクセス目的や線源を 仮定した上で、当該の線源に対する除染概 念検討を進める。 散水除染概念 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 35 ５. 大学研究室との連携 【吸引・ブラスト除染装置のロボット操作性向上】 技術的課題 ロボットに搭載している通常カメラの情報のみでロボットを操作するこ とは、ロボット周囲の状況を把握しにくく、操作しにくい。 多関節マニピュレータを狭い場所で用いる場合、周囲と干渉無く動か すことは、操作が複雑で難しい。 解決方法 これらの対応技術の知識豊富な大学研究室に検討を委託 周辺把握１【東京大 山下研究室】 操作性向上 【神戸大 横小路研究室 】 周辺把握２ 【筑波大 坪内研究室】 ロボットに搭載した複数のカメラ 画像を補正し、ロボットを上空か ら見下ろすような画像（疑似 俯瞰画像）を表示させ周囲状況 をわかり易く表示 カメラの種類や取付け位置・ 方向の変更に柔軟に対応でき るよう、画像補正量を簡単に 調整できる技術を開発 カメラやレーザセンサによる ３次元計測情報をロボット 周囲にマッピングし、判り易く 表示させるシステムを開発 ロボットへの適用性を考慮し、 通信速度が遅い場合にも柔 軟に対応できるよう、必要な 解像度の静止画や動画を適 宜選択できるシステムを開発 多自由度のマニピュレータは 障害物回避や狭隘空間への アプローチが有利な反面、操 作が複雑である 操作の複雑化を低減すべく、 直感的にセルフモーション*の 運動指令ができる、判り易い 操作インターフェースを開発 ＊：マニピュレータの手先とベースを固定し た状態で全体の形を変化させる動作 最大牽引力3400N ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning 36 ６. 実施体制表 技術研究組合 国際廃炉研究開発機構 •全体計画の策定と技術統括 •技術開発の進捗などの技術管理のとりまとめ 株式会社東芝 ●高所除染装置の開発 ・ドライアイスブラスト除染装 置用台車の改良、試験 ●上部階用除染装置の開発 ・中継台車の製作、試験 ・ドライアイスブラスト除染ユ ニットの製作、試験 ●地下階除染の概念検討 ・建屋状況調査・整理 ・開発計画策定 日立GEニュークリア・ エナジー株式会社 ●高所除染装置の開発 ・高圧水ジェット除染装置の 改良、試験 ●上部階用除染装置の開発 ・搬送台車、支援台車の製作、 試験 ・高圧水ジェット除染ユニット の製作、試験 ●地下階除染の概念検討 三菱重工業株式会社 ●高所除染装置の開発 ・吸引・ブラスト除染装置の改良 、試験 ●上部階用除染装置の開発 ・作業台車の製作、試験 ・吸引・ブラスト除染ユニットの 製作、試験 ●地下階除染の概念検討 Ａ社 Ａ社 東京大学 ・ロボット視認性の向上に関す る研究 Ｂ社 Ｂ社 筑波大学 ・3次元環境把握に関する研究 Ｃ社 Ｃ社 Ｄ社 Ｄ社 Ｅ社 神戸大学 ・マニピュレータ操作性向上に 関する研究 Ａ社 Ｂ社 ©International Research Institute for Nuclear Decommissioning
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