コアボーリング調査と溶融凝固層の破砕
1982年７～８月に実施されたRPV上部のビデオ調査（Quick Look）[1]、それに引き続いて実施された圧力容器ヘッド内と上部プレナム構造物のUnderhead Characterization[2,3,4]、1983年８月の炉心上部空洞のCore Topography調査[5]、1984年７月の圧力容器ヘッド撤去[6]、1984年12月の上部プレナム構造物のジャッキアップと1985年５月の上部プレナム構造物の採集撤去[7]、圧力容器ダウンカマーを通じて挿入された小型カメラによる下部プレナム周辺部のビデオ調査[8]、等の内部調査やデブリ取り出しに向けた準備作業でRPV内の状態について様々な知見が得られた。さらに、初期のデブリ取り出し作業（1985年10月～1986年６月）中に得られた炉心上部の燃料や炉心デブリの残留・堆積状態に関する知見[9,10]、および、制御棒駆動機構のリードスクリューサンプル[11]、炉心上部のルースデブリサンプル[12]、炉心下部プレナム周辺から回収された下部プレナムのルースデブリサンプル[13]、等の分析結果が得られ、また、これらの知見に基づいて事故進展解析の精緻化も進められた[14]。これらを反映した、1986年６月時点（ボーリング調査の直前）でのTMI-2事故炉の炉内状況は、図１に示す炉内状況推定図にまとめられた[14]。
他方、1982～83年にかけて、Quick Look調査等の結果を受けて、デブリ取り出し作業への知見提供と事故進展の理解精緻化の観点で、デブリ取り出し開始以降の事故炉内の調査計画（炉心下部、下部プレナム、炉内構造物、下部ヘッド、RCS系、などを対象）がAccident Evaluation Program（AEP）としてとりまとめられ[15]、デブリ取り出しや内部調査の進捗を受けて改定された[16]。このような検討において、炉心下部から下部プレナムにかけての燃料破損状態、デブリ堆積状態、構造物の損傷状態の調査が重要であり、コアボーリング法による調査が有力であるという認識が共有された。これを受けて、1984年にコアボーリング装置の設計が開始され、1985年に製作・現地搬入が行われた[17]。
燃料・炉心デブリ取り出しに関しては、炉心上部の内部調査結果やルースデブリの分析結果に基づいて、長尺ツールとFuel収納缶を用いたPick-and-Place方式と、破砕した粒子デブリの真空吸引システムとKnockout収納缶、Filter収納缶を用いた真空吸引方式を併用した方法が採用され、それぞれのツールが設計・製作された。取り出し初期には、上部格子板からぶらさがっていた上部端栓や燃料集合体上部、上部ルースデブリ、周辺燃料集合体、等の取り出しが進められ[17,18]、1986年６月までに、上部ルースデブリはほぼ回収が終了した。上部ルースデブリ取り出しの過程で、炉心周辺に残留していた燃料集合体の内側で、当初はルースデブリと想定されていた部位に、馬蹄形リング構造と称される凝集物状のデブリが堆積していることが明らかになった[19]。この段階では、図１に示すように、炉心中央から下部にかけて溶融凝固層（内部に空洞が存在する可能性）と切り株燃料集合体が存在し、さらに溶融凝固層の一部（約15～20トン）は移行経路不明だがLCSAを通過して下部プレナムに移行したと推定されていたが、炉心下部から下部プレナムにかけてのデブリ堆積・分布状態については不確かさが多く残されていた。
1986年７月に、デブリ取り出し作業をいったん中断して、コアボーリング調査が行われることとなった[18,20]。さらに、コアボーリング調査の結果を参照しつつ、クラスト層とそれらにはさまれた溶融凝固層については、コアボーリング装置を利用して破砕し、Pick-and-Place方式と真空吸引方式で回収されることとなった。この方針を受けて、コアボーリング調査後すぐにクラスト層と溶融凝固層の予備的な破砕作業が行われた[18]。その後1986年11月までに約400本のボーリングにより、溶融凝固層が破砕された。
事故進展理解・デブリふるまいの観点では、1986年6月時点での、主な未解明事項は、炉心上部での燃料崩落の物理的なメカニズム、下部プレナムへのデブリ移行メカニズムと移行ルート、炉心下部構造物（LCSA: Lower Core Support Assembly）と炉心上部構造物（UCSA: Upper Core Support Assembly）の損傷状態、下部ヘッドを貫通しているインコアモニター案内管の損傷状態、下部ヘッドの損傷状態、下部プレナムに移行したデブリの冷却状態と下部ヘッド内面との熱伝達状態、切り株燃料や炉心下部デブリ中のFP保持と放出の程度、さらに、内部調査で得られた知見と事故時の熱水力条件との関連付け、などであった[21]。コアボーリング調査の結果を受けて、主に炉心下部から下部プレナムにかけての事故進展・デブリふるまいの理解が精緻化され、炉内状況推定図が改定された（図２）[22]。
本項目では、コアボーリング調査の概要と、コアボーリング調査に引き続き実施された、クラスト層と溶融凝固層の破砕作業（スイスチーズ化）の概要をまとめる[18,21,22]。
ドリルマシンの設計と作業手順については、別項目（デブリ取り出しツール）にまとめる。
参考： Quick Look調査
参考： 圧力容器ヘッド取り外し
参考： 上部プレナム構造物取り外し
参考： 下部プレナム調査
参考： 上部ルースデブリの分析データ
参考： 下部プレナムデブリの分析データ
参考： コアボーリングサンプルの分析
参考： 事故進展に伴うデブリ移行挙動
参考： TMI-2事故炉の内部調査計画
参考： デブリ取り出し工法の変遷
参考： デブリ取り出しツール
コアボーリングによるサンプリング計画
1986年6月時点で、デブリふるまいと分布について不確かさが多く残された事象は、損傷炉心物質の下部プレナム移行のメカニズム、LCSAや下部プレナムの計装管および下部ヘッドの損傷程度、炉心部と下部プレナム部のデブリの堆積状態（冷却能）、デブリ中のFP保持の程度、等であった。Accident Evaluation Programで選定されたコアボーリング法を用いて、炉心下部、LCSA領域、下部プレナムの調査が行われた[23]。図３に、ボーリング調査位置の検討結果を示す[24]。,,,,
参考文献
[1] Quick Look Inspection Report on the Insertion of a Camera into the TMI-2 Reactor Vessel, GEND-030, 1983.
[2] The Cleanup of Three Mile Island Unit 2 A Technical History 1979 to 1990, EPRI NP-6931.
[3] Three Mile Island Accident of 1979 Knowledge Management Digest, NUREG/KM-0001, Supplement 1, 2 and 3, USNRC, 2020.
[4] H.M. Burton and R.L. Freemerman, Reactor Disassembly Activities at Three Mile Island Unit 2, Progress in Nucl. Eng. 17 (1986) 141-174.
[5] R.W. Garner, D.E. Owen, M.R. Martin, An assessment of the TMI-2 Axial Power-shaping rod dynamic test results, GEND-INF-038, 1983.
[6] P.R. Bengel, M.D. Smith, G.A. Estabrook, TMI-2 Reactor Vessel Head Removal, GEND-044, 1985.
[7] D.C. Wilson, TMI-2 Reactor Vessel Plenum Final Lift, GEND-054, 1986.
[8] J.P. Adams, R.P. Smith, TMI-2 Lower Plenum Video Data Summary, EGG-TMI-7429, 1987.
[9] G.R. Skillman, TMI２号機でのデブリ取り出しの経験、1F廃炉への教訓、NDF第７回福島第一廃炉国際フォーラム、2023年8月28日、講演資料
[10] M.L. Russell, TMI-2 Core Cavity Sides and Floor Examinations December 1985 and January 1986, GEND-INF-074, 1987.
[11] K. Vinjamuri, D.W. Akers, R.R. Hobbins, Examination of H8 and B8 Leadscrews from Three Mile Island Unit 2 (TMI-2), GEND-INF-052,1985.
[12] D.W. Akers, E.R. Carlson, B.A. Cook, S.A. Ploger and J.O. Carlson, TMI-2 core debris grab samples -Examination and analysis, GEND-INF-075-PT-1 and GEND-INF-075-PT-2, 1986.
[13] D.W. Akers, C.S. Olsen, TMI-2 Lower Vessel Debris Examinations, INEL-NUREGCP-0082, 1986.
[14] E.L. Tolman, P. Kuan, J.M. Broughton, TMI-2 Accident Scenario Update, Nucl. Eng. Design 108 (1988) 45-54.
[15] J.O. Carlson, TMI-2 Core Examination Plan, EGG-TMI-6169, 1984.
[16] E.L. Tolman, J.M. Broughton, R.K. McCardell, S. Langer, R.R. Hobbins, W.F. Domenico, P.R. Davis, TMI-2 Accident Evaluation Program, EGG-TMI-7048, 1986.
[17] G.R. Brown, U.S. Department of Energy, Three Mile Island Research and Development Program, 1985 Annual Report, GEND-055, 1986.
[18] U.S. Department of Energy, Three Mile Island Research and Development Program, 1986 Annual Report, GEND-060, 1987.
[19] M.L. Russell, TMI-2 Core Horseshoe Ring Examinations, GEND-INF-083, 1987.
[20] U.S. Department of Energy, Three Mile Island Research and Development Program, 1988 Annual Report, GEND-064, 1989.
[21] R.K. McCardell, M.R. Martin, E.L. Tolman, R.P. Smith, Preliminary Results of the TMI-2 Core Bores, INEL-NUREGCP-0082, 1986.
[22] E.L. Tolman, R.P. Smith, M.R. Martin, R.K. McCardell, J.M. Broughton, TMI-2 Core Bore Acquisition Summary Report, EGG-TMI-7385, 1987.
[23] M.L. Russell, R.K, McCardell, M.D. Peters, M.R. Martin, J.O. Carlson, J.M. Broughton, TMI-2 Accident Evaluation Program Sample Acquisition and Examination Plan, EGG-TMI-7132, 1986.
[24] D.W. Akers, C.S. Olsen, B.A. pregger, TMI-2 Core Bore Examinations, vol. 1, GEND-INF-092-V1, 1990.
pp
[25] E.L. Tolman, R.P. smith, M.R. Martin, R.K. McCardell, J.M. Broughton, TMI-2 Core Bore Acquisition Summary Report, EGG-TMI-7385, rev. 1, 1987.