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福島原発：東京電力のロボットが核燃料の取り出しを目指す

大規模な地震と津波が日本の北部にある福島第一原子力発電所を襲い、電源喪失、メルトダウン、大量の放射性物質の放出を引き起こしてから13年が経ち、運営会社である東京電力（TEPCO）はついに危機に瀕しているようだ。特別な伸縮式ロボット装置のおかげで、複合施設から溶けた燃料の最初の部分を抽出します。 日本の産業用ロボットの優れた技術にもかかわらず、東京電力は災害直後に配備するロボットを持っていませんでした。しかしそれ以来、ロボットは放射線レベルの測定、建物の瓦礫の撤去、太平洋を見下ろす工場の外観と内部の調査に使用されています。 福島第一原発の廃炉には数十年かかるが、最も危険で複雑な作業の一つは、津波襲来時に稼働していた原子炉建屋３棟から約８８０トンの高放射性溶融燃料を取り出して保管することだ。東京電力は、原子炉の原子炉格納容器（PCV）の底部付近にウラン、ジルコニウム、その他の金属の混合物が蓄積していると考えているが、その物質の正確な組成は不明である。材料は「燃料デブリ」で、東電は過熱した燃料が燃料棒や容器内の構造物とともに溶け、冷却されて再固化したものと定義している。採掘は2021年に開始される予定だったが、開発の遅れや採掘ルートの障害に遭遇した。コロナウイルスのパンデミックも仕事を遅らせた。東京電力は、正確な組成を分析するために溶融燃料サンプルを求めているが、わずか小さじ1杯の原料を入手するのが非常に困難であることが判明し、作業は予定より何年も遅れている。乗組員が2号機の237トンの燃料デブリをターゲットに伸縮装置を展開したため、この状況はすぐに変わる可能性がある。2号機は他の原子炉建屋より被害が少なく、水素爆発も起こらず、より簡単で安全なテストベッドとなった。「2号機から少量の燃料デブリを取り出し、分析してその性状や形成過程を評価し、その後大規模な取り出しに移る予定です」と東京電力広報担当の的場達也氏は語る。 「取り出した燃料デブリから可能な限り多くの情報を抽出することは、今後の廃炉作業に大きく貢献すると考えています。」東京電力は燃料サンプルの回収をどのように計画しているか燃料を手に入れるのは言うは易く行うは難しです。損傷したPCVは、電球を逆さにしたような形をしており、核分裂が起こった原子炉圧力容器を収容する高さ33メートルの鉄骨構造物である。放射性物質の放出を阻止するように設計された長さ2メートルの隔離弁がPCVの底部に設置されており、そこからロボットが進入する。燃料デブリ自体は一部が水中にある。 7月31日に日本の原子力規制委員会によって使用が承認されたロボットアームは、外部環境をこれ以上汚染することなく3グラムの燃料デブリを回収しようとしている。では、このロボットは一体何で、どのように動作するのでしょうか?三菱重工業、国際廃炉研究開発機構、および英国に本拠を置くヴェオリア・ニュークリア・ソリューションズは、PCVの小さな開口部に入り、内部を調査して燃料を掴むことができるロボットアームを開発した。アームは主にステンレス鋼とアルミニウムでできており、長さは 22 メートル、重さは 4.6 トンで、18 自由度で動くことができます。これは国際宇宙ステーションのロボットアームと似たブーム型のアームで、伸ばしていないときは密閉された筐体の中に収まります。 アームは 4 つの主要な要素で構成されています。開口部からアセンブリを押し出すキャリッジ、ドット マトリクス プリンター用紙の束のように折りたたむことができるアーム リンク、3 つの伸縮ステージを備えたアーム、および「ワンド」(伸縮可能なパイプ)の形をした部品）先端にカメラとグリッパーが付いています。アームとワンドは両方とも、ターゲット領域に向かって下向きに傾けることができます。 このアセンブリは PCV の隔離弁を通って押し出された後、長さ 7.2 メートルのレールの上を下向きに曲がり、原子炉の底部に向かって進みます。それは、台座の既存の開口部、原子炉を支持するコンクリート構造物、および原子炉の下の平らな表面であるプラットフォームを通って続きます。 次に、先端をクレーンマシンのグラバーのようなケーブル上で台座の底部の瓦礫フィールドに向かって下げます。コンポーネントの端にあるグリッパー ツールには、小さな小石の破片を挟むことができる 2 つの繊細なペンチ (わずか 5 平方ミリメートル) が付いています。デブリはコンテナに移され、すべてがうまくいけば、開口部から引き上げられてグローブボックスに入れられます。グローブボックスは、原子炉建屋内にある密閉された負圧のコンテナで、ここで初期試験を実行できます。その後、近くの茨城県にある日本原子力研究開発機構の施設に移され、詳細な分析が行われる予定だ。先月、グリッパーが瓦礫場に到達して瓦礫の一部（実際に溶けた燃料かどうかは不明）を掴むことができたが、装置に搭載された4台のカメラのうち2台が数日後に動作を停止し、装置は最終的に巻き戻されたエンクロージャボックスに戻します。乗組員は原子炉建屋の制御盤からの信号配線に問題がないことを確認し、オシロスコープの試験を進めた。東京電力は、カメラの半導体素子を通過した放射線が電荷の蓄積を引き起こし、比較的低線量の環境でカメラの電源を入れたままにしておくと電荷が放電すると推測している。これは非常に長いプロジェクトの中での最後の挫折でした。 「福島第一原子力発電所からの燃料デブリの取り出しは非常に困難な作業であり、廃炉の非常に重要な部分です」と的場氏は言う。 「30～40年後の廃炉完了を目標に、目の前の作業を戦略的かつ計画的に進めることが重要だと考えています。」あなたのサイトの記事からウェブ上の関連記事 #福島原発東京電力のロボットが核燃料の取り出しを目指す