資料４日本原子力学会 原子力安全部会セミナー（第３回）資料
福島第一原子力発電所２号機及び３号機計装系の課題

株式会社 東芝
2012年 6月26日© 2012 Toshiba Corporation

はじめに［本日の御説明内容］• 本セミナーの検討課題のひとつに計装系が挙げられています。
• そこで、２，３号機の主要計測点に対し、計測の仕組み、事故時の挙動（推定）、今回得られた教訓、対策の方向性という観点で御説明申し上げます。
• また、情報伝達系も検討課題として挙げられ、本セミナー第４回の題目となっていますが、その前段として、ＳＰＤＳについて概略構成を提示致します。

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2目次
１．原子炉圧力容器・格納容器周り主要計測点
１．１ 原子炉水位計
１．２ 原子炉圧力１．３ Ｄ／Ｗ圧力，Ｓ／Ｃ圧力
１．４ ＣＡＭＳ
２．福島第一ＳＰＤＳの構成
３．計装系、情報系への教訓
４．今後の対策© 2012 Toshiba Corporation3

１．原子炉圧力容器・格納容器周り主要計測点
原子炉格納容器
（ＰＣＶ）

記号凡例

２号機、３号機の場合
PT
LS
PT

D/W水素,酸素濃度

D/W圧力(AM用)
D/W圧力

原子炉圧力容器（ＲＰＶ）

H2E O2E

D/W線量率

PT

圧力伝送器

LT

レベル伝送器（差圧伝送器）LS

レベルスイッチ

O2E

酸素センサ

H2E

水素センサ

RE

放射線センサREPT

S/C水素,酸素濃度LT

H2E O2E

原子炉圧力

原子炉水位（燃料域）

S/C線量率

PT

RE

S/C圧力
PT

圧力抑制室
（Ｓ／Ｃ）

（注）
・原子炉水位計測は他に狭帯域、広帯域、シャットダウン。
・ＣＡＭＳ（D/W線量率、S/C線量率、水素/酸素濃度）・計測箇所多重化の記載は割愛。
・今回説明以外の計測点の記載は割愛。

S/C圧力(AM用)LT

ＡＭ用：アクシデントマネジメント用© 2012 Toshiba Corporation

4１．１ 原子炉水位（計測範囲）
シャットダウン
10000mm

原子炉圧力容器
（ＲＰＶ）

0mm

狭帯域
1500mm

広帯域
1500mm0mm

0mm-4000mm

燃料域
5000mm0mm-3700mm
水位計
運用時期
校正条件

出典：「福島原子力事故調査報告書（中間報告書）」
平成23年12月2日 東京電力株式会社（注）説明のレンジ、表、（補足）等を本資料で追記。

シャットダウン
狭帯域
広帯域
燃料域
起動中、通常運転中
運転中、
事故時
停止中
過渡変化時
（炉心冠水確認）
大気圧、定格運転圧力、 定格運転圧力、 大気圧、冷温
温度
温度
飽和条件
（補足）事故時運転操作手順書（徴候ベース）には、原子力圧力変化による原子炉水位計補正曲線が掲載されている。
（注）計測範囲は代表で２号機を記載。
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１．１ 原子炉水位（計測の仕組み）
原子炉水位低下⇔差圧大，原子炉水位上昇⇔差圧小（＊）（＊）電源喪失で電気信号断。

出典：「中間報告」 平成23年12月26日
東京電力福島原子力発電所における事故調査・検証委員会 （本資料で補足説明を追記）。
原子炉水位計：差圧伝送器内で、基準面器側と炉側との差圧→ダイアフラムのたわみの変化→（半導体経由）→電気信号と変換され、電気信号が中央制御室へ出力される。

中央制御室へ© 2012 Toshiba Corporation

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１．１ 原子炉水位（福島事故時推定挙動）①通常は基準面器（凝縮槽）に基準面は保たれ、差圧が水位として測定される。

②シビアアクシデント時、ＰＣＶ内温 ③原子炉水位は回復せず。炉側
度が飽和温度以上になり、基準面 配管側の配管内水も蒸発(*)。蒸器側の配管内水が蒸発(*)。差圧は 発が整定すると、原子炉水位指下がり原子炉水位は見かけ上昇。 示は見かけ一定を示す。

（注）図は「福島第一原子力発電所事故について（１号機）原子力学会安全部会セミナー（第２回） 平成24年5月8日 東京電力株式会社 から一部転記。

(*)平成23年6月25日付及び平成23年11月30日付
東京電力ＨＰ記者会見配布資料。
（２号機の記載のみ。３号機は記載無し。）© 2012 Toshiba Corporation

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１．１ 原子炉水位（教訓）• 電源喪失で電気信号断となり計測ができなくなった。
• 燃料下端以下まで水位低下した後、炉心冠水含め計装系復旧まで至らなかった（［補足］参照） 。
［補足］

基準面器側注水成功により原子炉水位が有効燃料頂部（ＴＡＦ）以上まで回復した場合、基準面器側配管内水張り作業(※)により、原子炉水位計の指示は復旧可能と考えられる。
（※）水張り作業がある事は、『事故時運転手順書(徴候ベース）「水位不明」』を参照した。
（注）図は「福島第一原子力発電所事故について（１号機）原子力学会安全部会セミナー（第２回）
平成24年5月8日 東京電力株式会社 から転記し、一部説明のため追記。

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１．２ 原子炉圧力（計測の仕組み）

原子炉圧力計：圧力伝送器内で、原子炉圧力と大気圧との差圧→ダイアフラムのたわみの変化→（半導体経由）→電気信号と変換され、電気信号が中央制御室へ出力される。

（＊）（＊）電源喪失で電気信号断。

出典：「中間報告」 平成23年12月26日
東京電力福島原子力発電所における事故調査・検証委員会 （本資料で補足説明を追記）。

中央制御室へ© 2012 Toshiba Corporation

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１．２ 原子炉圧力（挙動、教訓）（挙動）• バッテリーを接続することで計測が可能となった。２号機、３号機の場合には異常は見られなかった。
（教訓）• 電源喪失で電気信号断となり計測ができなくなった。

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１．３ Ｄ／Ｗ圧力，Ｓ／Ｃ圧力（計測の仕組み）
原子炉格納容器（ＰＣＶ）

PT

D/W圧力(AM用)

PT

D/W圧力

LS

中央制御室へ

Ｄ／Ｗ圧力（（ＡＭ用）も同様）：
・圧力伝送器内で、原子炉格納容器内の圧力と０ｋＰａ［ａｂｓ］設定との差圧→ダイアフラムのたわみの変化→（半導体経由）→電気信号と変換され、電気信号が中央制御室へ出力される。
・電源喪失で電気信号断。

PT

S/C圧力PT

圧力抑制室
（Ｓ／Ｃ）

ＡＭ用：
アクシデントマネジメント用

LT

Ｓ／Ｃ圧力（（ＡＭ用も同様）：
・圧力伝送器内で、圧力抑制室内の圧力と０ｋＰａ［ａｂｓ］設定との差圧→ダイアフラムのたわみの変化→（半導体経由）→電気信号と変換され、電気信号が中央制御室へ出力される。
・電源喪失で電気信号断。

S/C圧力(AM用)事故後の設置環境：
２号機水没？（推測）（注）：「福島原子力事故調査報告書」
平成24年6月20日 東京電力株式会社
２号機「トーラス室浸水の可能性」の記載から推測。
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１．３ Ｄ／Ｗ圧力，Ｓ／Ｃ圧力（挙動、教訓）（挙動）• バッテリーを接続することで計測が可能となった。
（教訓）• 電源喪失で電気信号断となり計測ができなくなった。
• 水没しても計測可能な計測方式ではなかった。

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１．４ ＣＡＭＳ（計測の仕組み）
原子炉格納容器（ＰＣＶ）
中央制御室へ

D/W水素,酸素濃度
H2E O2E

D/W線量率RES/C水素,酸素濃度
H2E O2E・設置目的：
冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）後の格納容
器内雰囲気内の水素濃度、酸素濃度、および放射線レベルの監視を行う。
・検出器種類：
線量率：電離箱
水素 ：熱伝導度式/ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ方式
酸素 ：熱磁気風式/ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ方式
・検出信号：電気信号で中央制御室へ出力される。
・電源喪失で計測不可能

S/C線量率
RE

圧力抑制室
（Ｓ／Ｃ）
（注）
・ＣＡＭＳ（D/W線量率、S/C線量率、水素/酸素濃度）
Containment Atmospheric Monitoring System：格納容器雰囲気モニタ系© 2012 Toshiba Corporation

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１．４ ＣＡＭＳ（挙動）出典：一般社団法人 日本原子力技術協会 東日本大震災関連情報「福島第一原子力発電所の状況」「主要パラメータ」
http://www.gengikyo.jp/report/tohokutaiheiyoujishin.html

２号機

３号機

・バッテリーを接続することで計測が可能となった。
・２号機では、放射線量の上昇過程を捉えられた。
・データの乱れは分析不可能であるが、格納容器内放射線量の変化（減衰特性）の傾向は概ね捉えていると推測する。
・水素、酸素のデータは、バッテリー給電では復旧できなかった。

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１．４ ＣＡＭＳ（教訓）• 電源喪失で計測ができなくなった。
• 線量率の変化の傾向は捉えられていることから電離箱自体は相応の耐力があることが確認できたが、環境悪化に対する更なる対策強化が必要と考えられる。

□御参考：ＣＡＭＳ線量率測定値の応用• アクシデントマネジメント対策時に、ＣＡＭＳ線量率測定値を、炉心の損傷程度の推定へ応用する解析が実施されている。
（注）想定したアクシデントのもとで推定に使用されている。

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２．福島第一ＳＰＤＳの構成

プラント情報プラント情報プラント情報プラント情報プラント情報プラント情報教訓：電源喪失で、プラント情報が検出されず、プロセス計算機が動作しない。結果、免震重要棟にあるＳＰＤＳ計算機も情報を収集できない。

出典：「福島第一原子力発電所事故の初動対応について」
東京電力株式会社殿 平成23年12月22日（注）「プラント情報」がプロセス計算機に送られる図示と左記記載は、説明のため本資料で追記。

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３．計装系、情報系への教訓■電源が喪失した。
（例）電源喪失で計装系、情報伝達系が機能しない。
教訓：機能維持を目的とした電源確保が必要。
■計測系が復旧できなかった（代替計測手段がなかった）。
（例）燃料下端以下まで水位低下した後、炉心冠水含め計装系復旧まで至らなかった。
教訓：特に原子炉水位計については多様化が必要。
■設置環境が悪化した。
（例）・Ｓ／Ｃ圧力計水没（？）により故障し、指示しなくなる。
・原子炉建屋環境悪化により、放射線量指示値変動。
教訓：これまで機能維持できている計装系についても、環境悪化に対する耐性強化が必要。
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４．今後の対策■福島事象の教訓から得られた計装系及び情報系における対策
は、ＮＩＳＡ３０項目のうち以下に相当する。本対策を考慮して計装系、情報系の信頼性向上を図る。
・対策９ ：個別専用電源の設置・対策２６：事故時の通信機能確保
・対策２７：事故時における計装設備の信頼性確保
・対策２８：プラント状態の監視機能の強化■あわせて、（＊）「過酷事故用計装システムに関する研究」にて実機への適用を目的とした研究開発を行っている。
（＊）発電用原子炉等安全対策高度化技術開発費補助金© 2012 Toshiba Corporation18