事業概要

昭和30年l1月に日本で初めてウラン鉱床の露頭が人形峠で発見されました。これを機に人形峠でウランの採鉱、製錬試験が始まり、ウランの分析や、ウラン鉱石を製錬してイエローケーキ（酸化ウラン水和物）にする技術開発を行ってきました。その後イエローケーキを転換して六フッ化ウランに変える転換技術開発を行い、次いで六フッ化ウランを商用の原子力発電の燃料として必要な濃度までU235の濃度を高めるウラン濃縮技術の開発を行ってきました。

核燃料施設の廃止に関しては、国内ではこれまで小規模なものはありますが、大規模な施設では当センターが初めてになります。解体、処理、処分に至る分野は実績の少ない分野ですので、ここでの解体経験や開発技術がその後の施設廃止に反映されることになると思います。

解体、処理を検討するにあたって、まず、安全に処理するための技術を確立することが必要です。それから、どのような解体方法、処理方法が適切であるかを検討していきます。廃止措置技術は他の技術開発とは違い、目標機能で技術を選択する理由にならず、安全性の他に経済性、社会性のこともありますので、多面的に総合的にアプローチする必要があります。

このためには様々なデータを収集する基礎的な段階、それからデータを取得した上での絞込み段階、そして実行できるか実証する段階とありますので、これからそのステップを着実に踏んでいきます。2001年から、製錬転換の施設の一部解体を始めたところです。

導入の背景

一般に独自に開発したシステムソフトの上に、後から民間で開発された技術を取り込もうとすると、システムの修正が非常に多く発生します。それが基本的な技術に関わることであれば、修正するより作り直した方が手っ取り早いでしょう。そういう意味で、初めから、民間の基本技術を取り入れた上に、独自の利用ソフトを構築した方がより汎用性があり、保守も容易で、維持コストも少なくてもすむ、加えて利用者の裾野が広がるのでないかと考えられるので、民間のシステムソフトとのリンクを前提として解体エンジニアリングシステムソフトの開発を検討することとしました。ここでリンク相手として重要なソフトには３次元CADがあります。

市販CADの選択にあたっては、まず汎用性があること、利用者が望む機能を具備していること、実用的であること、不足する機能を補うためのソフト開発費用等で決まるのではと思います。また、私どもの場合は利用期間が何十年というオーダなので、長期間に渡って生き残れるソフトであること、またその間のソフトのメンテナンス性が重要です。そのためには、非常に基本的な部分がしっかりできていなければいけないと思います。

このような理由で、1999年12月にMicroStation、PlantSpaceを導入し、解体に必要な施設情報のデータを入力して、活用しています。まだ、導入して数年ですので結論が出たわけではありません。これから私どものニーズに合うようにカスタマイズを低コストで行いたいと考えています。また、カスタマイズの過程で、機能的に難しく、そのことが本質に関わることであれば、別のシステムを検討することになりますが、現在まで問題なく順調に進んでいます。

利用と効果

■施設情報の集約

導入の効果としては、施設情報を入力したことにより、精度の高い均質な情報を一元的に管理・利用できるようになったことです。当センターには、主要な施設として濃縮工学施設、原型プラント施設、製錬転換施設の３つがあります。各施設内の管理区域では、放射性物質を扱っていますので、普通の建物のようにいきなり重機で壊すわけにはいきません。解体の仕方を考えないといけません。そのために施設情報を３次元CADにデータとして蓄積しますが、そのツールとしてMicroStation、PlantSpaceを使っています。ここでは施設をモデリングして３次元化していることも含めて、いろいろな情報を集約しています。

ひとつには幾何情報で、施設及び設備の構造情報です。それから設備を解体するには材質の情報が必要なので、材質情報を幾何情報に付加します。その次に、除染するためには放射性物質による汚染情報が必要となります。放射性物質に汚染されているもの、汚染されていないものの区別も必要になります。また、どの程度汚染されているのかを示す情報も必要になりますので、これも付加します。除染の結果も処理後の情報として付加します。このような施設に関するあらゆる情報を３次元CADデータに持たせて、履歴をたどれば、その施設を解体するための情報を全部引き出せるようにデータとして蓄積する予定としています。

■解体シミユレーションを使用して

MicroStation、PlantSpaceでの解体シミュレーションを通じて予想した結果が実際の解体作業の結果と一致する成果が得られています。

また事前にシミュレーションすることで、作業員を教育できますので、安全面でのリスク回避につながっています。そういう意味で導入効果は出ていると思います。導入することの費用対効果については解体が一部で始まったところであるので、具体的な評価は現時点で難しいと考えます。

解体シミュレーションの初期の機能ではソリッドモデルの任意切断ができない、重量の計算ができないなどの制限がありました。それについてはHZSへ依頼してコマンドの追加をしましたので、今は解体作業に伴って、切断や材質ごとの物量の集計ができるようになっています。

■解体物の管理

MicroStation、PlantSpaceは、解体した後の解体物の管理でも使っています。

シミュレーション上で切断すると、その切断片にナンバーを付けます。そして実際にも解体したときに解体片に同じようにナンバーを付けて、CADデータと実物をリンクさせて解体物を管理しています。解体片はドラム缶に入れますが、ドラム缶１個１個にも、この施設のここの設備を解体したときに発生したものであることをデータ化して保存しておきます。こうすることでドラム缶の管理で必要な情報もすぐに検索できます。

管理区域の解体物の多くは、放射性廃棄物になりますので、一般の産廃処分場には持っていけず、放射性廃棄物処分場に処分することになります。しかし、人形峠環境技術センターなどで発生するウラン系廃棄物については処分基準が決まっておらず、国内に処分場もできていません。将来処分基準が制定された時に、保管されていた解体物を効率的に処理・処分するために解体物情報の追跡管理は必要です。

■データ量

１つの施設での３次元CADモデルのデータは、数百MBほどです。アニメーション等に加工すればデータ量は増加します。今はできるだけ情報を取っていますので、３次元CAD以外のデータもあります。例えば、解体片であればどういう形状か分かるように、解体片１枚、１枚デジタルカメラで写真を取ったりしています。そのほかにもビデオデータ、文字データなどいろいろなデータがあります。

■CADの使用例

濃縮工学施設に遠心機処理設備があります。この処理がどのように行われるのかを一般の人にわかり易く説明できるように、各工程をMicroStation、PlantSpaceでシミュレーションしてPR用のアニメーションを作っています。

今後の課題と取組みについて

■解体エンジニアリングシステム

人形峠環境技術センターでは施設の解体を通じてデータを集めて、廃止措置の措置計画、作業実務計画、作業管理、廃棄物管理などの業務を一貫して支援する解体エンジニアリングシステムと名づけられた支援システムを開発し、最終的にはサイクル機構内外の施設に対して、このシステムを利用していただけるように考えています。

開発にあたっては経済性がポイントになってきます。このため、外部に開かれたソフトであることが重要と考え、PlantSpace、MicroStaitionを使っていこうと考えています。現在、HZSに協力いただいてPlantSpace、MicroStajtionのモデルを使ってシミュレーションして、それを直接解体の計画立案に使えるように開発を進めています。一旦を紹介すると、従来はPlantSpace、MicroStaitionでシミュレーションをした結果を見て作業指示書、工事計画表を作るというワンステップがありました。これがシミュレーションをしたあとに直接計画書が出せるようになると、計画段階で使うマンパワー、人件費、作業時間を短縮できます。解体エンジニアリングシステムの解体作業の部分で、できるだけ合理的に検討し、自動化を図りたいと考えています。この解体エンジニアリングシステムは、まだ構築中ですが、一部の機能は既に実解体作業に使っています。

これから主要な施設が順次、解体される予定となっており、種々のデータを集積しながら、より便利性の高いシステムとしていきたいと考えています。ここで開発された手法は、以後の核燃料施設の廃止措置にも適用できるものでシステムを拡張することにより、核燃料サイクル施設全般の廃止措置に係るシステムとしていきたいと考えています。

HZSに期待していること

ひとつはPlantSpace、MicroStaitionで情報を集約していますが、原子力施設の解体は最終の処分に至るまで１０－３０年の長い期間になります。その間、情報を管理していく上で、HZSには長期的なサポートを期待しています。ふたつ目は、見学者にPlantSpace、MicroStaitionでシミュレーションする機会が多いので、ビジュアル的にアピールする能力をアップして頂きたいと思います。一般的にもビジュアル関係の機能というのは進歩しています。データの共有もそうですが、Webを使って他のところでもデータを共有して見ることができるなど、見た目のレベルアップをして欲しいです。

また、バージョンアップしたときのデータの互換性、他のアプリケーションとのリンクといった機能が追随していくことも必要です。現状のHZSのサポート体制は助かっています。これからも施設を解体するためのデータ入力を行う一方、そのデータを使用する解体シミュレーション作業が発生しますので、今後ともHZSにはいろいろなサポートをお願いいたします。

おわりに

核燃料施設を解体するに際しての安全性、経済性、社会性どれに対しても非常に配慮された解体技術を確立されようという、いろいろなお話をお聞かせいただき、非常に勉強になりました。

大変お忙しいところ、貴重な時間をさいてお話を聞かせていただき、ありがとうございました。この場を借りてお礼申し上げます。

センタープロフィール