熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

熱流動部会

No. 21-1-3「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」
サブワーキンググループ（SWG） 第１回

熱水力ロードマップについて

平成２２年１月２８日
JNES会議室
幹事会

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原子力立国計画における中長期のニーズ予測と課題
中期：軽水炉の高度利用
長期：2030年頃〜新設・建替え需要

中長期のプラント数の見通し
電気事業連合会作成
４回原子力安全基盤小委員会資料→ 経済性・安全性に優れ、世界標準を獲得し得る新型軽水炉を国プロ開発
資源エネルギー庁調べ

60年運転の場合発電電力量の30%高度化利用（増出力、全MOX）

40年運転の場合

軽水炉の新設・建替え需要新設の軽水炉2030年頃の新設・建替え需要以前の低迷期にも、原子力分野での技術・産業・人材の厚みを維持・発展する点に大きな課題。
原子力立国計画

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軽水炉における熱水力の役割
炉設計や安全評価での基幹

軽水炉利用

9炉設計の中核的役割を担い、安全性、経済性を包括

安全設備• 反応度の制御を含む、燃料や構造への境界条件• 安全設備の設計・有効性評価• 事故時の事象進展解明やAM策の立案・有効性評価• リスク評価（ECCS、格納容器）

冷却、反応度変化、環境（温度、圧力）

9技術情報の蓄積と解析技術の進展は目覚ましいが、依然として実規模データに基づく設計実証は不可欠

実験施設
現象の解明、事象進展の把握と実証に使用
解析評価技術 実験等からの知見に基づき、実機事象を評価
技術者・研究者 実験の実施、解析評価技術の開発、規格策定など
国際協力
共通課題を効率的•効果的に解決•共有• 軽水炉技術の継続的な改善と発展• 新型軽水炉の開発と性能確証• 規制の合理化と国際的標準化への対応

熱熱水力

燃 料

熱

流路条件

環境（流速、温度、圧力）

構造（材料）

現状

熱水力研究・開発に必要な技術基盤

熱水力への要請

発 電• 設計•技術実証に必要な実規模試験設備の大幅な減少• 新設炉の減少に伴う人材確保
要請の低下や大学再編等による学生数の減少

具体的な対応• 技術戦略マップによる実現への道筋の明示• 規格基準類の整備に必要な情報の提供• 基盤研究の実施と技術基盤の確保
9 試験設備の確保・整備
9 高度な専門技術者•研究者の育成

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ロードマップ
H16年度のロードマップ
9 策定：日本原子力学会（JNES委託）
9 原子力安全・保安部会報告「原子力の安全基盤の確保について（H13）」をベースに、「燃料高度化」、「高経年化対応」、「軽水炉高度利用」、「高レベル放射性廃棄物処分（ニーズ調査）」の４分野を対象
9 熱水力「軽水炉高度利用」は対象を炉の出力向上に限定

H18年からの改訂
9 「燃料高度化」と「高経年化」に対し、新たなロードマップの策定を原子力学会が実施（H16版の改訂・ローリング）
9 H18年9月、原子力安全・保安院が、原子力安全基盤小委員会*で安全研究ニーズ、安全研究事業等の審議を開始し、H18改訂のロードマップを参照
9 熱水力はH16年の成果を踏まえつつ、新たなロードマップの策定が必要*総合資源エネルギー調査会 原子力安全・保安部会 Page 4

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技術戦略マップの策定と展開
炉利用の高度化（出力向上）o 定期的実施o システム化改訂

原子力学会ロードマップ（ H16年度版 ）社会的ニーズ

最新知見の反映

研究・技術開発の進展

ローリング
意見

報告

参考意見

• 学会発表• セミナー

原子力安全基盤小委員会

技術戦略マップ①導入シナリオ②技術マップ③ロードマップ……
………
……

①研究開発を世の中に出していくための施策

・次世代軽水炉・炉利用の高度化
報告
・安全性の向上
・リスクの低減

パブコメ等
広報

オーソライズ②技術の到達点に立脚し、課題解決に必要な研究・技術開発を絞り込み

9 予算措置 等③実施課題を時間軸上にマイルストーン展開
実施

・安全研究・開発研究・研究基盤の整備

9 規格・基準の整備

成果報告• 学会発表• セミナー• 委員会•＠Page 5熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

技術戦略マップ策定のステップ
1)課題の同定
産業界の技術導入シナリオや国の要請における新たな技術や設計を把握・整理し、熱水力安全評価に係わる課題を同定する。

2)技術マップの作成（課題毎に）• 2030年頃までの中・長期的な課題• 基礎・基盤を含む
継続的な課題

既存の知見や技術の適用限界（技術の到達点）を整理。さらに、安全審査や評価解析に、新たに必要となる知見や重要度（緊急性、必要性）を検討する。

3)技術戦略マップの策定（課題毎に）課題解決に必要な熱水力安全評価基盤技術ならびに技術基盤（試験設備、人材）を検討し、適切な達成目標と達成への時系列
ス
テップ
を明
示
する。
さらに、規格・基準への反映や、規制の合理化や標準化の推進を提案する。

• 燃料や材料のロードマップのスタイルを参考とする• ローリング（改訂作業）をシステム化する

4)産官学の役割分担の明示
課題の解決に必要となる人材育成を含む技術基盤を検討すると共に、その開発や検証に対して産・官・学が果たすべき役割と効果的で的確な活用策を検討する。

• 産官学の現状に関する相互理解を図る• 利用者を明示する
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ロードマップの技術目標と導入シナリオの作成
次世代軽水炉等の新型軽水炉の開発
や炉利用の高度化• 産業界の技術導入シナリオや国の施策における新たな技術や設計• 熱水力安全評価に係わる新たな課題の同定

安全性・信頼性の確保・向上• アクシデントマネジメント策の改善などによる、公衆へのリスクの低減など現行炉設計での安全性の向上• 新型軽水炉設計などへの反映

導入シナリオの策定• 成果利用に対応した研究、技術開発、規格・基準整
備での主要課題と実施の手順を整理• 基盤整備上の課題と実施の手順を整理• 社会的ニーズに対応

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技術マップの作成（主要課題毎に作成）
1) 技術課題の抽出・同定
次世代軽水炉など新型軽水炉開発と炉利用の高度化
産業界の技術導入シナリオおよび国の要請における新たな技術や設計を把握・整理し、熱水力安全評価に係わる課題を同定

安全性・信頼性の確保・向上
アクシデントマネジメント策の改善などによる公衆へのリスクの低減など、現行炉設計での安全性の向上に関わる課題を同定すると共に、次世代炉設計に反映→ 課題毎に、既存の知見や技術の適用限界（技術の到達点）を整理

2) 研究・技術開発における実施項目・内容の明確化
9課題解決に必要な研究・開発・検証の内容と技術基盤（試験設備、人材）を検討し、適切な達成目標と達成への時系列ステップに展開
9産・官・学が果たすべき役割と効果的で的確な活用策を検討・明確化

3) 合理的な規格・基準の整備内容の明確化
9世界標準を俯瞰した安全審査や評価解析に対し、新たに必要となる知見や重要度（緊急性、必要性）を検討・整理
9規格・基準、規制の合理化や標準化の実施に必要な手法の整理

検証
検証••検討課題の検討
検討課題の検討••到達点の把握
到達点の把握••新規課題の明確新規課題の明確化
化

社会的な社会的なニーズ
ニーズ••世界標準に必要
世界標準に必要な性能と規制な性能と規制••研究・技術開発・研究・技術開発・安全評価
安全評価••将来展望に基く
将来展望に基く
技術基盤の整備
技術基盤の整備
••実施者／役割の実施者／役割の明確化
明確化
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ロードマップの作成（主要課題毎に作成）
技術戦略マップ
導入シナリオ

技術マップ

9実施項目の概略整理

9PIRTなどを通じた技術課題の抽出・同定

9成果利用の方策を整理

9研究・技術開発・合理的規制の実施内容の明確化

9時系列プラットフォームの提示

9技術基盤（試験設備•人材）の明確化
9役割分担と大学の参加体制の明確化
9効果的で的確な活用策の明確化

ロードマップ
9導入シナリオ上に技術マップの各内容を整理・マイルストーン
展開

主要課題間での重複等の確認・排除
Page 9熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１｢熱水力安全評価基盤技術高度化検討｣
特別専門委員会目 的

原子力利用環境の大きな変化や、次世代軽水炉など産業界の導入シナリオを踏まえ、新たに必要となる技術開発を把握・整理する。
対応する熱水力安全評価上の課題を明確化し、その解決に必要となる技術的知見および人材や設備を含む技術基盤を同定する。
これらに基づき、規格基準類の高度化など、適切な達成目標と達成への時系列ステップを明示した「熱水力安全評価基盤技術高度化戦略マップ」を策定する。

構 成

主査 班目東京大学教授
委員・幹事・オブザーバ 45名*幹事

産業界 東電、関電、原電、日立GEニュークリア・エナジー* 、東芝* 、
官界
学術会

運営資金

MHI * 、 GNF-J、INSS、TEPSYS 、原技協
保安院、エネ庁、安全委員会、エネ総研、JNES*、JAEA *東大、東工大、京大、阪大、九州大、名大、北大、筑波大、武蔵工大、工学院大、 電中研

産業界、JNES、JAEAによる共同出資

H19年
10月
｜
H21年
3月
Page 10熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

特別専門委員会の活動内容「熱水力」に関する産官学の共通理解を醸成• 産官学における研究・開発の経緯・現状・動向
9 原子力立国計画、次世代軽水炉、高度利用、高経年化など
9 「学」へのアンケートをはじめ、全日本での現状把握• 「開発」や「規制」の役割や要請を、世界動向と併せて俯瞰
9 次世代軽水炉における国際標準性能
9 MDEPなど安全規制の国際的調和

ロードマップの策定と策定後の活動内容の確認• 先行する他分野ロードマップの手法を参考
9 ３要素構成（導入シナリオ、技術マップ、ロードマップ）、役割分担の考え方、ローリングの方法など• 「熱水力」の特徴に基づく内容編成
9 技術の成熟や広範な技術連関に立脚
9 新型炉（次世代軽水炉）と現行炉
9 短期・中期・長期・継続の課題
9 新技術などに対応した規制への要請
9 課題相互や、燃・材料など他分野との連関
Page 11熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

特別専門委員会の実績
H20年度

H19年度
（19年10月設立）
第1回（平成19年10月22日）
 設立趣旨説明
 熱水力研究の変遷と今後の展望（産業界、JNES、JAEA）

第2回（平成20年1月22日）
 次世代軽水炉開発に係る国プロの概要（産業界）
 次世代軽水炉（既設計炉中心）に係る熱水力関連の課題（産業界）
 新たな熱水力課題への規制の対応（JNES、JAEA）
 大学の現状と今後の役割（アンケートに基づく議論）

第3回（平成20年3月11日）
 技術戦略マップ策定方針の検討
 中間報告書（案）の検討(1) 技術課題の同定（第４〜７回）¾ 産業界の技術導入シナリオや国の要請などにおける新たな技術・設計を把握・整理し、熱水力安全評価に係わる課題を同定

短・中・長期的な課題、基礎・基盤を含む継続的な課題

中間報告 （2008秋の大会＠高知）(2) 技術マップ作成（第５〜７回）¾ 既存の知見や技術の 適用限界（技術の到達点）を整理¾ 安全審査や安全評価解析に新たに必要となる知見や重要度を検討(3) 技術戦略マップ策定（６〜７回）¾ 課題解決に必要な人材育成を含む技術基盤を検討¾ 適切な達成目標と達成への時系列
ステップを明示(4) 産官学の役割分担の明示¾ 課題の解決に向けて産・官・学が果たすべき役割と活用策を検討

成果

燃料・材料のス
タイルを参考とするローリング・改定体制を確立する

相互理解を図り、利用者を明示

技術戦略マップを策定

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産官

SWG１
熱水力開発・安全関連技術 熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」
導入シナリオのまとめ

学学協会

2008

0910111213141516171819202530

米国の標準設計認証（DC）等への対応、など

海外展開

ＦＳ

新型炉
開発・設計

次世代軽水炉（国プロ）
新型炉
炉規制国際動向
ＭＤＥＰ、OECD/WGRNR等

US-APWR、AP1000、ABWR、ESBWR 等
概念設計 検討
PB

概念設計

安全解析手法の高度化新型炉
現行炉
事故後長期冷却の共通課題 シビアアクシデント
対策
安全性と信頼性の確保・向上

非凝縮性ガス対応
火災P

運開

静的シビアアクシデント対策(IVR等)

P+B 規制高度化 パッシブ安全系、世界標準（シビアアクシデント等）対応など

B

（協官）

（産官学）

気水分離特性チムニー内流動 （産官）

P+B BEコード＋統計手法、CFDの導入
P+B ストレーナ閉塞

（官産学）

（官産学）

ヨウ素挙動、水素挙動、FCI、MCCI

解析評価手法B ガス燃焼
（産官学）

（官産学）
（協官）

現実的ｿｰｽﾀｰﾑ評価など
事例規格化
（協官）

P+B 火災影響評価（火災PSA評価法確立） （官産）
B Post-BT, RISA

高経年化

P 加圧熱衝撃時の高精度熱水力解析

現行炉

出力向上

出力向上の導入 B 流力振動、 炉心安定性、Post-BT（H16版RM参照）
P+B 流量計精度保証など、 RISA

（官産学）

炉利用の高度化

燃料高度化

P+B 高燃焼度
B RIA過渡ボイド、Post-BT、柔軟運転サイクル（官産学）

知識人材施設制度

建設

B 省ウラン（スペクトルシフト燃料）
B 大型燃料（170-180万kW）

炉心健全性

基盤の確保・整備

許認可

詳細設計

先進安全系（SG積極減圧）
先進安全系（シビアアクシデント対策など）

P 高温高圧二相自然循環炉

自然循環炉

基本設計

（注）
役割分担（色分け）
およびカッコ内は、関与者の表示まで

（官産学）
（官産学）

国民の理解獲得に必要な知識（情報）基盤の検討と整備（協学官）

技術の継承と発展に必要な研究・開発・評価の能力を備えた人材の継続的養成 （急務）（学産官）

研究基盤施設（LSTF、THYNC、等）の維持・活用と廃止決定法を含む在り方の検討（官産）

技術評価プロセスに関する検討、産官学協力の在り方に関する検討、指針の体系化に関する検討（協官）

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技術マップ（例）
安全解析（BE）手法の高度化
熱水力 ロードマップ 技術 マップ（最終版）

大分類

新 型炉と現 行炉

個別項目

安全解析
(BE) 手 法の高度化

対応す べ き技術 テ ーマ

最適評価手法＋統計不確かさ評価

技術課題

BE 手法の精度確認

主要パ ラメータ
選定法の策定類似 技術 の主 な 検討結 果
残存課題 な い し 現象

全 １５
ペー ジデー タや知識 ベー ス

実施す る内 容・ TRACE コードの整備及び LOCA 解析モ
デル開発中(JNES)・ OECD/BEMUSE タスクに参加し、検証ベンチマーク解析実施中(JNES)
・ 原子力学会標準策定作業
・ OECD/ROSA(JAEA 主催、JNES 参加)
で LSTF 実験実施（PWR での事故を主対象に 12 実験）、BE や CFD の精度評
価・向上
・ 許認可適用規準の整備

・ OECD/BEMUSE タスク報3）
告書（Phase 1・ CSAU 手法 報 告 書（NUREG5249）
・ CSNI/UMS（BE2000 報告）
・ EMDAP(RG.1.203)
・ 原子力学会標準（予約中）
・ 「OECD/NEA ROSA プロジェクト」（原学会 2008 年会、K05 09）など

・ OECD/BEMUSE タスクの完了（2009 予定）
・ OECD/ROSA 第 2 期計画での LSTF 実験の継続実施―PWR 中口径破断 LOCA、SGTR、主蒸気管破断等
・ LOCA 以外の 事 象への 適用拡張（JNES）
・ ト ピ カ ル レ ポ ー ト レビ ュ ー（TRACG 等）
・ 安全審査指 針への最 適評
価手法 ＋統計 不確か さ評
価適用規準の明確化

・ OECD/BEMUSE タスク
・ 原子力学会標準策定作業

・ 原子力学会標準（予約中）・ 不確かさパラメータの定量化と精度向上期待 され る 成果役割分担（反映 先）（ 実施／資金 ）

官／官
産／産
学協会

・最適評価手法の精度向
上と安全評
価への適用
・安全余裕の評価と評価精度の向上
・次世代軽水炉の安全評価（世界標準への対応）
・指針の策定Page 14熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

熱水力開発・安全関連技術 ロードマップ （例）
大分類
個別項目

安全解析手法の高度化対応すべき技術テーマ

09

概念設計
検討

ＦＳ

役割分担
産

101112

概念設計

1314151617

基本設計

18

詳細設計

192025
許認可

官学学協会

最適評価手法＋統計不確かさ評価

2008

次世代炉

全 ２０
ペー ジ

新型炉、現行炉の共通課題

建設

30
運開・
・

OECD/BEMUSE
OECD/ROSA第2期計画—PWR中口径破断LOCA、SGTR、主蒸気管破断等の実施
・ 技術基準作成
・ 手法整備・ トピカルレポートレビュー

BE手法の精度確認

・

トピカルレポート（TRACG他）

・

不確かさパラメータの定量化と精度向上

主要パラメータ選定法の策定

技術の検証
規格規準・規制への反映、

・最適評価手法の精度向上と安全評価への適用
・安全余裕の評価と評価精度の向上
・次世代軽水炉の安全評価（世界標準への対応）
・ 原子力学会標準の策定
・原子力学会標準のエンドース、指針化

施設基盤
基盤の確保・整備

特記事項のみ制度基盤

OECD/NEAベンチマーク、研究基盤施設（LSTF、THYNC等）の維持・活用指針の策定に関する検討、改訂手法の開発、ユーザー開発

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熱流動部会「熱水力安全評価基盤技術高度化検討」SWG１

熱水力RMにおける 産官学の役割分担（参考）国・官界

安全規制における適正な行政判断に用いるデータや技術、ならびに評価技術の検証・確保に必要な安全研究の実施、ならびに規制・規準の整備・施行

学協会

規格規準の策定、ならびにその高度化（精緻化）

国・官界

産学による安全に係る研究や基盤整備への支援、ならびに産官学による新型炉開発への支援

産業界

安全性や経済性の確保・向上を担保した新たな炉技術の開発や高度化、ならびに評価手法の準備と評価の実施

学術界

基礎・基盤および応用研究による知の蓄積と展開、ならびに安全基盤技術やデータの検証

国・官界

施設基盤の整備と人材育成

産業界

施設基盤の整備と人材育成

学術界

人材育成
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熱水力ロードマップ まとめ
技術戦略マップの特徴（ 「熱水力安全評価基盤技術高度化戦略マップ」 ）• 導入シナリオ： 課題の同定→ H21、3月策定

次世代軽水炉などの主幹課題や産官学での協力課題を網羅• 技術マップ：

到達点、残存課題、実施課題、役割分担、反映先を明示

熱水力の現状をデータベース付きで整理し、実施内容や実施方法を明示• ロードマップ：

実施時期、課題間の連関

主要な骨組みを完成・明示

２１年度以降の活動 → ローリング「熱流動部会」によるWG／SubWGを設置し、継続実施• ロードマップの報告（安全基盤小委員会など）と広報「熱流動部会」のホームページにロードマップを掲示 → 外部へ開示（H21、7月）• 役割分担、具体的実施計画に基づいた実施
研究・開発の個別課題の具体化
ニーズとシーズのマッチング
人材育成や基盤情報・技術の継承・発展を担う「学」の関与
国際競争力ある新型軽水炉（次世代軽水炉など）の開発・安全確証実現に必要な仕組みの構築• 実施に伴うフィードバック、社会ニーズの確認等に基づいたロードマップの改訂 Page 17

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熱水力ロードマップの課題 （1/2）（サブワーキンググループでの検討内容）
1) 基幹テーマ課題の提示／整理• 例： 高経年化（材料）、高燃焼度（燃料）など• 安全上の重要性・必要性• 解決されるべき共通的課題• 産官学による課題の実施

2) ロードマップに基づいた個別実施課題の整理• 基幹テーマ課題に付随する具体的実施課題
9 課題の提案
9 課題毎にタスクグループで実施など• ニーズとシーズのマッチング
9 開発条件と研究サイクルの整合など• 予算獲得の筋道の明確化
9 安全基盤研究ワーキングGなど

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熱水力ロードマップの課題 （2/2）（考慮されるべき内容の例）
1) シビアアクシデント• 新型軽水炉（次世代軽水炉等）の炉設計に考慮
9 世界標準を獲得する性能• 我が国での規制における考慮
9 原子力安全基準・指針専門部会等で議論を実施

2) スケーリング• 大型設備の安全評価
9 Reference Data乏しい• 統計的安全評価手法の規制への導入の検討
9 BEコード／熱水力モデル（スケールアップ）の検証
２．新増設・リプレースの円滑化「原子力発電推進強化策」 2009年6月 経済産業省＜次世代軽水炉開発の推進＞
・ 次世代軽水炉に適用される新技術について、リプレースの本格化に間に合う時期までに、安全性・信頼性を確保するために必要な確証試験等を実施し、知見や経験の蓄積を計画的に進める。また、その成果を評価した上で、実機への先行的な適用に取り組む。
・ このため、国・電気事業者・メーカーが連携し、次世代軽水炉の本格導入に向けた見通しを２０１０年度までに明らかにする。Page 19

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サブワーキンググループでの議論
第１回（１月２８日）• 設立の経緯、ロードマップの内容等、確認• ロードマップに係る事業の進捗
9 軽水炉開発に係る課題（次世代軽水炉、小型炉など）
9 基礎研究開発に係る課題（解析手法の進展など）• ロードマップに基づく具体的タスク（その１）
第２回（２月１２日）• 第１回の内容・議論の確認• ロードマップに係る事業の進捗
9 規制の高度化に係る課題（我が国、海外の動きなど）
9 基礎研究開発に係る課題（境界領域研究など）
9 人材育成に係る課題（大学の状況など）• ロードマップに基づく具体的タスク（その２）Page 20