内 容 1 1. 東 京 電 力 福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 (1Fサイト)の 現 況 2. 1Fサイトの 廃 炉 推 進 に 向 けた 原 子 力 機 構 の 取 り 組 み 2-1 中 長 期 の 研 究 開 発 課 題 に 対 して 燃 料 デブリ 取 り 出 しに 向 けた 研

福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 事 故 への 対 応 状 況 廃 止 措 置 等 に 向 けた 取 り 組 み 平 成 26 年 2 月 14 日 独 立 行 政 法 人 日 本 原 子 力 研 究 開 発 機 構 福 島 技 術 本 部 復 旧 技 術 部 船 坂 英 之

内 容 1 1. 東 京 電 力 福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 (1Fサイト)の 現 況 2. 1Fサイトの 廃 炉 推 進 に 向 けた 原 子 力 機 構 の 取 り 組 み 2-1 中 長 期 の 研 究 開 発 課 題 に 対 して 燃 料 デブリ 取 り 出 しに 向 けた 研 究 放 射 性 廃 棄 物 の 処 理 処 分 に 向 けた 研 究 2-2 1Fサイトの 喫 緊 の 課 題 に 対 して 3. まとめ

東京電力福島第一原子力発電所 １Fサイト の現況 2 東京電力HPより加工 全景除く フランジ型タンク １号機 角型タンク ２号機 横置きタンク 溶接型タンク 東京電力福島第一原子力発電所全景 2013年10月 写真提供 NHK 多核種除去設備 セシウム吸着装置 第二セシウム吸着装置 ３号機 4号機

汚 染 水 処 理 水 固 体 廃 棄 物 等 の 発 生 量 3 右 図 凡 例 主 な 種 類 発 生 量 6 月 末 時 点 の 配 置 図 汚 染 水 処 理 水 ( 水 処 理 タンク) 水 処 理 二 次 廃 棄 物 (セシウム 吸 着 塔 ) 約 416,000 m 3 758 本 6 号 5 号 ガレキ 69,000 m 3 伐 採 木 78,000 m 3 1 号 2 号 3 号 4 号 汚 染 水 処 理 水 水 処 理 二 次 廃 棄 物 : H26.1.28 時 点 ガレキ 伐 採 木 : H25.12.31 時 点 撮 影 :GeoEye/ 日 本 スペースイメージング(2013.3.12) 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 資 料 を 改 訂

1Fサイトにおける 汚 染 水 処 理 の 状 況 4 地 下 水 の 一 部 が 汚 染 源 に 触 れて 港 湾 に 流 出 約 400 m 3 / 日 ( 海 への 流 出 地 下 水 量 ) 除 染 処 理 設 備 油 分 分 離 除 染 装 置 (AREVA) セシウム 吸 着 装 置 (KURION,SARRY) 約 400 m 3 / 日 ( 建 屋 への 流 入 地 下 水 量 ) 約 800 m 3 / 日 約 400 m 3 / 日 淡 水 化 装 置 約 400 m 3 / 日 (タンクへ) 多 核 種 除 去 設 備 (ALPS) 汚 染 水 の 貯 蔵 量 の 増 大 約 800 m 3 / 日 ( 山 からの 地 下 水 量 ) 東 京 電 力 HPより 加 工

Csー137の 物 質 収 支 について 5 Cs137 放 射 能 (Bq) Cs137 重 量 (kg) 備 考 初 期 インベントリ(1F1-3) 7.0E+17 218.8 原 子 力 機 構 公 開 報 告 書 (JAEA-Data/Code 2012-018) 大 気 放 出 1.0E+16 3.1 海 洋 放 出 3.8E+15 1.2 大 気 放 出 1.0E+16 Bq (1.4%) 海 洋 放 出 3.8E+15 Bq (0.5%) 東 電 評 価 値 ( 東 電 プレスリリース, 2012.5.24) 及 び 東 電 公 開 データから 2013.10.31までの 値 を 評 価 電 中 研 評 価 値 ( 東 電 プレスリリース, 2012.5.24)を 基 に2013.10.31まで の 値 を 評 価 水 処 理 装 置 吸 着 2.5E+17 77.5 東 電 公 開 データから 評 価 (2013.4.2) 滞 留 水 7.2E+15 2.3 炉 内 残 量 ( 推 定 ) 4.3E+17 134.7 規 制 庁 特 定 原 子 力 施 設 監 視 評 価 検 討 会 ( 第 15 回 ) 参 考 1 (2013.10.30) 初 期 インベントリ (1F1-3) 7.0E+17 Bq 水 処 理 装 置 吸 着 2.5E+17 Bq (35.4%) Cs-137 分 布 状 況 の 推 定 炉 内 残 量 ( 推 定 ) 4.3E+17 Bq (61.6%) 滞 留 水 7.2E+15 Bq (1.0%) 5

1F 廃 炉 推 進 に 向 けた 課 題 (1/2) 6 燃 料 デブリ 取 り 出 しに 向 けた 課 題 東 京 電 力 HPより 建 屋 内 の 除 染 格 納 容 器 の 修 復 ( 止 水 ) 水 張 り 使 用 済 燃 料 プール 及 び 燃 料 の 健 全 性 確 認 共 用 プールへの 移 送 と 保 管 溶 融 固 化 燃 料 (デブリ) 取 出 し 技 術 の 開 発 炉 内 状 況 の 把 握 ( 観 察 解 析 ) 燃 料 デブリの 特 性 把 握 ( 取 り 出 し 方 法 の 検 討 再 臨 界 防 止 ) 遠 隔 操 作 技 術

1F 廃 炉 推 進 に 向 けた 課 題 (2/2) 7 東 京 電 力 HPより 加 工 放 射 性 廃 棄 物 の 処 理 処 分 に 向 けた 課 題 汚 染 水 からの 核 種 除 去 汚 染 水 処 理 廃 棄 物 がれき 伐 採 木 等 の 保 管 管 理 ( 腐 食 発 熱 などへの 対 策 ) 処 理 ( 廃 棄 体 化 技 術 開 発 ) 処 分 ( 新 たな 処 分 概 念 の 検 討 制 度 化 ) 廃 炉 シナリオの 検 討 技 術 基 盤 の 確 立 に 向 けた 施 設 の 整 備 遠 隔 操 作 機 器 装 置 の 開 発 実 証 施 設 (モックアップ 施 設 ) 燃 料 デブリ 放 射 性 廃 棄 物 などの 放 射 性 物 質 分 析 研 究 施 設

原 子 力 機 構 における 廃 炉 推 進 に 向 けた 研 究 開 発 体 制 8 研 究 開 発 の 総 合 調 整 福 島 技 術 本 部 (H23/5/6 設 置 ) 復 旧 技 術 部 (H23/5/6 設 置 ) 原 科 研 福 島 技 術 開 発 特 別 チーム(H24/4/1 設 置 ) 材 料 健 全 性 評 価 技 術 臨 界 管 理 技 術 炉 内 状 況 解 析 技 術 計 量 管 理 技 術 燃 料 デブリ 評 価 技 術 廃 吸 着 材 処 理 技 術 廃 棄 物 分 析 福 島 廃 炉 技 術 安 全 研 究 所 (H25/4/1 設 置 ) 放 射 性 物 質 分 析 研 究 施 設 及 び 遠 隔 操 作 機 器 装 置 実 証 施 設 の 整 備 ( 東 京 駐 在 ) 核 サ 研 福 島 技 術 開 発 特 別 チーム(H24/4/1 設 置 ) プール 燃 料 処 理 保 管 技 術 燃 料 デブリ 取 扱 技 術 廃 棄 物 処 理 処 分 技 術 大 洗 研 福 島 技 術 開 発 特 別 チーム(H24/4/1 設 置 ) 燃 料 材 料 特 性 解 明 廃 ゼオライト 保 管 挙 動 評 価 分 析 技 術 遠 隔 操 作 技 術 検 知 機 器 技 術 炉 内 解 体 技 術 福 島 現 地 調 査 事 務 所 (H24/7/1 設 置 H25/8/1 改 組 ) 福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 サイト 内 の 汚 染 状 況 調 査 汚 染 水 瓦 礫 試 料 等 の 採 取 分 析 輸 送 等 燃 料 溶 融 複 雑 系 試 験 準 備 室 (H25/4/1 設 置 ) 試 験 計 画 策 定 装 置 製 作 1F 汚 染 水 対 策 タスクフォース(H25/10/1 設 置 ) 汚 染 水 問 題 に 対 し 機 構 全 体 として 組 織 横 断 的 に 対 応 するため 以 下 の 分 野 の 専 門 家 で 構 成 するタスクフォースを 設 置 原 子 力 基 礎 基 盤 研 究 地 層 処 分 研 究 原 子 力 安 全 研 究 放 射 線 計 測 技 術 計 算 科 学 合 計 約 250 名

炉内状況の推定 解析による状況把握の例 炉心の初期UO2重量 1号機 77トン 2号機 107トン 3号機 107トン 燃料集合体 圧力 容器 燃料支持板 制御棒案内管 圧力容器から落下した UO2の重量割合評価結果 JAEA 東電 1号機 100% 100% 2号機 70% 57% 3号機 64% 63% 9 燃料溶融シミュレーション結果の例 格納 容器 燃料集合体 燃料支持板等を簡略模擬し 燃料溶融物の移行挙動を解析 JAEA MELCOR 東電 MAAP 上部の温度が高い 事故時の原子炉のイメージ 燃料の大部分は溶融し 圧力容器下部 あるいは 格納容器内に落下している可能性が大きい 安全かつ効率的なデブリ取り出しには 現場から得ら れる情報の分析と計算コードを用いた燃料溶融の進 展解析による燃料デブリ等の分布の推定が必要 内面の温度分布 貫通部近傍の応力が高い 貫通部近傍の応力分布 圧力容器下部ヘッドの解析結果 １ｍの溶融物が堆積した場合の温度分布と応力 分布解析により 自然対流の上昇流により上部の 温度が高くなり また 制御棒案内管などの貫通 部近傍に高い応力が発生する結果を得た

燃 料 デブリの 特 性 を 事 前 に 推 定 する 10 燃 料 デブリの 取 出 し 保 管 処 理 処 分 を 安 全 に 実 施 するために 必 要 となる 燃 料 デブ リの 特 性 データを 取 得 し 検 討 に 反 映 する デブリ 取 出 し 工 法 工 具 等 の 開 発 臨 界 安 全 管 理 計 量 管 理 TMI-2の 燃 料 デブリ ( 軽 微 破 損 燃 料 ) ( 燃 料 デブリ) 一 時 保 管 ( 閉 塞 物 ) 模 擬 デブリや 実 デブリの 特 性 データ 反 映 反 映 TMI-2 燃 料 デブリ の 乾 式 保 管 保 管 方 法 の 検 討 容 器 等 の 開 発 臨 界 安 全 管 理 計 量 管 理 デブリの 処 置 1F 炉 心 状 況 の 推 定 図 (MCCI 生 成 物 ) 安 定 化 処 理 の 検 討 容 器 等 の 開 発

臨 界 管 理 技 術 の 開 発 11 様 々な 性 状 の 燃 料 デブリの 存 在 が 予 想 され 水 中 における 取 出 しには 慎 重 な 臨 界 管 理 が 必 要 臨 界 実 験 (STACY 更 新 炉 等 )による 燃 料 デブリの 臨 界 特 性 把 握 を 計 画 圧 力 容 器 部 分 的 に 集 合 体 や ペレット 形 状 を 維 持 大 きな 塊 で 固 化 溶 融 燃 料 とコンクリートの 反 応 生 成 物 の 臨 界 量 の 推 定 組 成 臨 界 量 (kgu) 集 合 体 数 UO 2 ( 濃 縮 度 5 wt%) ~ 400 < 3 12 GWD/t(FP なし) ~800 < 5 12 GWD/t(FP あり) ~2,000 < 12 燃 料 :コンクリート 体 積 =1:7 / コンクリート 中 の 水 分 のみ 考 慮 粒 状 に 固 化 コンクリートとの 反 応 生 成 物 装 荷 デブリ 模 擬 体 調 製 設 備 デブリ 模 擬 体 格 納 容 器 燃 料 デブリ 等 性 状 の 想 定 ( 一 例 ) 臨 界 実 験 装 置 炉 心 タンク デブリ 模 擬 体 炉 心 試 験 装 置 デブリ 分 析 設 備 臨 界 実 験 装 置 及 び 燃 料 デブリ 模 擬 臨 界 実 験 のイメージ

放 射 性 廃 棄 物 の 処 理 処 分 の 研 究 全 体 概 要 12 廃 棄 物 中 の 核 種 濃 度 分 析 廃 棄 物 の 処 分 までの 流 れと 研 究 項 目 性 状 把 握 放 射 性 核 種 濃 度 分 析 物 理 特 性 化 学 組 成 評 価 廃 棄 物 からの 水 素 発 生 量 の 評 価 4 号 機 周 辺 のガレキを 採 取 するJAEA 職 員 3 H 14 Cの 分 析 作 業 長 期 保 管 長 期 保 管 中 の 安 全 性 の 評 価 - 水 素 ガス 安 全 性 - 保 管 容 器 腐 食 - 廃 棄 物 の 安 定 性 水 素 濃 度 分 布 解 析 結 果 廃 棄 物 熱 伝 導 率 測 定 廃 棄 体 化 ( 処 分 に 適 合 する 形 態 に 処 理 ) 廃 棄 体 化 技 術 調 査 技 術 評 価 のための 基 礎 試 験 -ガラス 固 化 -ジオポリマー 固 化 廃 棄 体 技 術 評 価 基 礎 試 験 ゼオライト 層 の 有 効 熱 伝 導 率 測 定 セル 処 分 処 分 概 念 検 討 処 分 安 全 評 価 国 内 外 処 分 概 念 安 全 評 価 手 法 の 調 査 整 理 適 用 性 検 討 ガラス 固 化 体 ジオポリマー 固 化 体

汚 染 水 問 題 への 機 動 的 対 応 ( 地 下 水 流 動 解 析 (1/2)) 13 地 質 構 造 モデルに 基 づいて 機 構 が 開 発 した 地 下 水 流 動 解 析 コード(FracAffinity; Ohyama and Saegusa, 2008)を 用 い 汚 染 水 処 理 対 策 委 員 会 のサブグループ1 地 下 水 雨 水 等 の 挙 動 等 の 把 握 可 視 化 が 実 施 している 地 下 水 流 動 解 析 モデルの 妥 当 性 を 確 認 発 電 所 内 の 地 下 水 流 動 核 種 移 行 解 析 対 策 工 実 施 前 の 解 析 結 果 地 質 構 造 モデル 作 成 ツール(Earth Vision) を 用 いて 三 次 元 地 質 構 造 モデルを 構 築 原 子 炉 タービン 建 屋 へ 地 下 水 流 入 対 策 の 効 果 等 を 評 価 E-W(m) 海 側 1 号 機 3 号 機 プロセス 建 屋 2 号 機 4 号 機 高 温 焼 却 炉 200m 全 水 頭 (m) 海 側 N-S(m) 地 表 面 の 水 頭 分 布 図 4 号 機 海 側 1 号 機 2 号 機 3 号 機 4 号 機 プロセス 主 建 屋 高 温 焼 却 炉 建 屋 地 質 構 造 モデル( 南 北 6Km 東 西 4km 深 さ200m) 4 号 機 断 面 ( 上 図 の 点 線 部 )の 水 頭 分 布 図 水 理 地 質 構 造 モデル( 水 理 特 性 の 設 定 値 )や 境 界 条 件 の 妥 当 性 を 確 認

汚 染 水 問 題 への 機 動 的 対 応 ( 地 下 水 流 動 解 析 (2/2)) 14 地 下 水 採 取 点 サブドレン 地 下 水 バイパス プロセス 主 建 屋 陸 側 遮 水 壁 ( 凍 土 壁 ) 海 側 遮 水 壁 地 下 水 バイパ ス 等 汚 染 水 対 策 の 効 果 の 推 定 結 果 の 妥 当 性 を 確 認 汚 染 水 処 理 対 策 委 員 会 ( 第 6 回 ) 資 料 を 加 工 汚 染 水 対 策 の 全 体 図 高 温 焼 却 炉 建 屋 今 後 放 射 性 核 種 移 行 を 評 価 対 策 工 実 施 後 の 解 析 結 果 地 下 水 流 入 量 低 減 率 (%) 地 下 水 流 入 量 低 減 率 (%) 100 80 60 40 20 0-20 91 86 1~4 号 機 合 計 -10 1~4 号 機 合 計 その 他 合 計 総 合 計 -13 高 温 焼 却 炉 建 屋 プロセス 主 建 屋 合 計 サブグループ 解 析 結 果 JAEA 解 析 結 果 遮 水 壁 の 外 側 の 建 屋 への 流 入 量 は 若 干 増 加 69 65 総 合 計 海 側 地 盤 改 良 地 下 水 くみ 上 げ+ 陸 側 遮 水 壁 ( 凍 土 壁 ) 地 下 水 流 入 量 低 減 率 (%) 地 下 水 流 入 量 低 減 率 (%) 100 100 98 80 60 40 20 0-20 1~4 号 機 合 計 サブグループ 解 析 結 果 JAEA 解 析 結 果 81 82 23 16 高 温 焼 却 炉 建 屋 プロセス 主 建 屋 合 計 総 合 計 1~4 号 機 合 計 その 他 合 計 総 合 計 左 記 + 海 側 遮 水 壁 +サブドレンくみ 上 げ+ 地 下 水 バイパス

汚 染 水 問 題 への 機 動 的 対 応 ( 港 湾 内 の 流 動 拡 散 評 価 ) 15 東 波 除 堤 約 450m ( 深 さ: 約 4~5m) 潮 位 変 動 による 希 薄 と 濃 縮 1,2 号 機 取 水 口 間 3 号 機 シルトフェンス 内 側 約 80m Google 1 号 機 2 号 機 3 号 機 4 号 機 :サンプリングポイント :シルトフェンス 1,2 号 機 取 水 口 間 1~4 号 機 取 水 口 周 りの 港 湾 を 二 次 元 にモデル 化 ( 赤 枠 ) 潮 位 と 濃 度 の 相 関 の 例 3 号 機 シルトフェンス 内 側 1 号 機 2 号 機 3 号 機 4 号 機 20000 秒 後 (5.5 時 間 後 ) 拡 散 解 析 の 例 3 号 機 取 水 口 前 より 1 時 間 の 流 出 を 模 擬 有 意 な 相 関 が 見 える 異 なる 周 期 振 動 が 見 える 1 号 機 2 号 機 3 号 機 4 号 機 60000 秒 後 (16.6 時 間 後 ) 潮 位 変 動 により 1 日 後 には 拡 散 さらに 港 湾 解 析 コードの 利 用 など 詳 細 解 析 を 検 討

研 究 拠 点 施 設 整 備 16 1F 廃 炉 推 進 に 必 要 不 可 欠 な 遠 隔 操 作 機 器 や 放 射 性 物 質 の 分 析 研 究 等 に 関 する 技 術 基 盤 を 確 立 するため 福 島 県 内 に 研 究 拠 点 施 設 を 整 備 遠 隔 操 作 機 器 装 置 実 証 施 設 ( 楢 葉 南 工 業 団 地 に 整 備 ) 平 成 26 年 3 月 の 実 施 設 計 とりまとめに 向 け 以 下 を 検 討 格 納 容 器 下 部 補 修 等 のための 設 備 遠 隔 操 作 機 器 のニーズ 整 理 設 備 バーチャルリアリティを 活 用 した 訓 練 設 備 施 設 利 用 計 画 放 射 性 物 質 の 分 析 研 究 施 設 平 成 25 年 10 月 から 概 念 検 討 を 開 始 研 究 開 発 ニーズの 整 理 必 要 な 設 備 装 置 等 (セル グローブボックス フード 分 析 装 置 等 ) 海 外 ホットラボの 調 査 許 認 可 要 件 施 設 の 規 模 配 置 遠 隔 操 作 機 器 装 置 実 証 施 設 のイメージ 分 析 研 究 施 設 のイメージ

3. まとめ 17 中 長 期 の 研 究 開 発 課 題 に 関 しては これまで 機 構 で 蓄 積 してきた 知 見 や 研 究 基 盤 人 材 を 活 かし 燃 料 デブリ 取 出 しに 向 けた 研 究 開 発 放 射 性 廃 棄 物 処 理 処 分 研 究 開 発 を 中 心 に 取 り 組 んでいく また 昨 年 8 月 に 設 立 されたIRID( 技 術 研 究 組 合 : 国 際 廃 炉 研 究 開 発 機 構 )の 構 成 メンバーとして 積 極 的 に 貢 献 していく 1Fにおける 喫 緊 の 課 題 とりわけ 汚 染 水 問 題 に 関 しては 早 期 の 解 決 を 目 指 して 国 の 要 請 にも 応 えて 機 構 大 で 設 置 したタスクフォースを 中 心 に 取 り 組 んでいく 研 究 開 発 拠 点 に 関 しては 遠 隔 操 作 機 器 装 置 の 開 発 実 証 施 設 放 射 性 物 質 の 分 析 研 究 施 設 について 中 長 期 ロードマップを 念 頭 において 整 備 する また 人 材 育 成 に 関 しては 中 長 期 的 な 視 点 から 大 学 産 業 界 等 と 連 携 しつつ オールジャパン 体 制 により 取 り 組 んでいく