資料１

ＪＭＴＲ（材料試験炉）二次冷却系統の冷却塔倒壊について

令和2年8月18日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
高速炉・新型炉研究開発部門
大洗研究所

目

次

1. 件 名2. 事象発生の日時
3. 事象発生の場所
4. 状 況
5. 環境への影響
6. 今回の事象に対する対応措置
7. 事象発生場所の安全管理
8. 原 因9. 対 策
10.再発防止に向けた水平展開

1

1. 件名／2. 事象発生の日時／3. 事象発生の場所
1. 件 名JMTR（材料試験炉）二次冷却系統の冷却塔倒壊について
2. 事象発生の日時
確認日時： 令和元年9月9日（月） 7時40分頃
JMTR二次冷却系統冷却塔の倒壊
法令報告事象と判断した日時：
令和元年9月9日（月） 13時30分
廃止措置準備中であるJMTRの原子炉及び二次冷却系
統は、事象発生時、停止しており、今後も運転する予定はないため、当該事象による原子炉の安全への影響はないものの、事象発生時点ではJMTRは廃止措置計画認
可申請前であり、原子炉施設保安規定に施設定期自主検査を定めている二次冷却系統の故障により、原子炉を運転する場合に必要な炉心の冷却の機能が維持されな
い状況となったこと。
3. 事象発生の場所
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
大洗研究所（北地区）
JMTR（材料試験炉）二次冷却系統冷却塔【非管理区域】

冷却塔倒壊前（H30.2.16撮影）

冷却塔倒壊後（R1.9.9撮影）

2

4. 状 況 －(1)JMTR（材料試験炉）の概要－
動力炉国産技術の確立と国産動力炉などの発展に寄与するため原子炉用材料及び燃料の各種照射試験、RIの生産などに利用されてきた軽水減速軽水冷却タンク型の材料試験炉であり、約38年間の運転実績を有する。
平成18年8月の第165サイクルで運転停止以降、運転はしていない。
二次冷却系統
排気筒
冷却塔
排風機室(スタック)（倒壊）（スレート外壁
の破損）
西
南

ポンプ室
（二次冷却系統・UCL系統）（フランジ部からの二次冷却水の漏えい）

北

原子炉建家

東
機械室
照射準備室

原子炉と照射設備

建設開始：1965.4(S40)
初臨界 ：1968.3(S43)
供用開始：1970.9(S45)
運転停止：2006.8(Ｈ18)

平成29年4月1日に日本原子力研究開発機構が公表した「施設中長期計画」において、JMTRは廃止
施設として決定し、令和元年9月18日、原子力規制委員会に廃止措置計画認可申請済み。

3

4. 状 況 －(2)二次冷却系統冷却塔の概要－
原子炉運転中において一次冷却系統から熱交換器を介して受けた熱を大気に放散するための設備（木造）。
約30.0m
西

冷却塔ファン（炭素鋼）

南

北ファンスタック（FRP※2）
約11.6mトップデッキ（FRP※2）

ファンガード（ステンレス鋼）
No.1セルNo.2セル

東

No.3セル

No.4セルファン
スタック部

ポスト（柱）（ダグラスファー ※1）
サポート（横材）（ダグラスファー ※1）

セル
塔体部

約16.5mブレース（筋かい）（ダグラスファー ※1）

二次冷却系統冷却塔の概略図※1 ダグラスファー：米松※2 ＦＲＰ:繊維強化プラスチック• 昭和43年建設。現在の冷却塔は、平成10～11年度にかけて、セル塔体部、ファンスタック部及びアンカーボルトの更新後、平成20年度にはトップデッキ及びファンスタック部材を木製からFRP製に更新したもの。
• 事象発生時、二次冷却系統は停止しており、冷却塔のスレート外壁の補修作業を実施するため冷却塔の東側に仮設足場を設置していた（台風に備え、防風ネットの取外し、固定強化のための斜材取付け等の対策を実施）。

4

4. 状 況 －(3)事象発生時の気象状況－
大洗研究所の気象状況を常時観測している気象観測塔及び気象観測露場のデータによると、9月9日（月）4時頃から台風15号による強い風が吹き始め、同日6時50分から7時10分までの間に、地上高10mにおいて最大瞬間風速30.9m/sの東風、地上高40mにおいて最大瞬間風速44.5m/sの東南東風を観測（下図参照）。 降水量は同日の降り始めから8時までで59mm。
なお、気象観測塔及び気象観測露場は、冷却塔の東側約540mの位置にある。

45
40

6:00 頃

35

40

7:40頃 （倒壊確認）

最大瞬間風速

30
25
20
15
10

30

最大瞬間風速

25
20
15
10

5

5
9/9 21:00

9/9 18:00

9/9 15:00

9/9 12:00

9/9 6:00

9/9 0:00

9/8 21:00

9/8 18:00

9/8 15:00

9/8 12:00

9/8 9:00

9/8 6:00

9/8 3:00

0

9/8 0:00

9/9 21:00

9/9 18:00

9/9 15:00

風速の時間変化（地上高10m）

9/9 12:00

9/9 9:00

9/9 6:00

9/9 3:00

9/9 0:00

9/8 21:00

9/8 18:00

9/8 15:00

9/8 12:00

9/8 9:00

9/8 6:00

9/8 3:00

9/8 0:00

0

7:40頃 （倒壊確認）

風速（10分平均値）

35
風速（ m/s）

風速（ m/s）

45

風速（10分平均値）

6:00 頃

9/9 9:00

50

9/9 3:00

50

風速の時間変化（地上高40m）

54. 状 況 －(4)破損の状況－
冷却塔は、東側から西側に向けて倒壊。冷却塔に接続している4本の二次冷却系配管は、立ち上がり部で破損。

〇 事象の状況
カメラ撮影箇所

二次冷却系配管

冷却塔倒壊後 東側

冷却塔倒壊後 西側破損した状況（拡大）

冷却塔倒壊後 北側

冷却塔倒壊後 南側

二次冷却系配管立ち上がり部の破損

・ 倒壊した冷却塔周辺の線量当量率は、全てバックグラウンド値であり異常なし。倒壊に伴う負傷者なし。
• 本事象により二次冷却系統が故障したことに関する原子炉の安全への影響なし。
また、二次冷却系統以外の系統及び設備の機能への影響なし。

6

4. 状 況 －(5)二次冷却系配管のフランジ部からの水の漏えい－
ポンプ室（二次冷却系統・UCL(Utility Cooling Loop)系統）地下部（Bトレンチ内、非管理区域）にある二次冷却系配管のフランジ部からの水の漏えいを確認。

〇 事象の状況• 漏えい確認時点で漏えい量は30～40L程度（漏えい率は約150mL/分）。
• 漏えい水のサンプリング測定の結果、異常なし。
• 事象発生時、当該ポンプ室に設置されている二次冷却系統及びUCL系統のポンプ等の機器に異常はなく、冷却塔倒壊によるUCL系統の運転への影響なし。

〇 対応措置• 二次冷却系統に設けられたドレン弁からの水抜きにより水位を低下させ、漏えいを停止。漏えい水及びドレン弁からの水抜きによる排水については、一般排水ラインによりpH値が管理値内であることを監視しながら一般排水を実施。なお、二次冷却系統にはろ過水を使用し、防食剤を添加して水質管理している。
• 漏えいが停止するまでのフランジ部からの漏えい量は80～90L程度。

二次冷却系配管 止水前

二次冷却系配管 止水後7

4. 状 況 －(6)排風機室のスレート外壁の破損の状況－
冷却塔に隣接する排風機室＊のスレート外壁に、倒壊した冷却塔の部材の接触等による破損（2箇所）を確認。

〇 事象の状況

破損箇所(1)
縦：約750㎜
横：約530㎜

破損箇所(2)
縦：約300㎜
横：約880㎜• 破損箇所について、線量当量率は全てバックグラウ
ンド値であること及び表面密度は検出下限値未満
であることから、異常なし。
• 事象発生後においても排風機室内の排風機、排気ダクト等の機器に異常はなく、冷却塔倒壊による排気設備の運転への影響なし。

排風機室 補修前〇 対応措置• 破損箇所について、溶融亜鉛メッキ鋼板、シリコ
ンコーキング及びアルミテープで応急措置を実施。
＊：排風機室は、JMTRの排気設備のうち、排風機、排気ダクト等の機器を収納している鋼管造スレート外壁、地上1階（一部地下1階）の建家（放射線障害予防規程に基づく第2種管理区域）。

補修後(1)

補修後(2)

8

4. 状 況 －(7)主な時系列（1/2）－
令和元年9月9日（月）6：00頃 請負作業員2名が、タンクヤードの現場確認時には冷却塔が倒壊していないことを確認。
7：40頃 請負作業員3名が、冷却塔の倒壊及び配管の破損並びに隣接する排風機室のスレート外壁（2箇所）の破損を確認したため、原子炉課長へ連絡。原子炉課長現場確認。
8：20
原子炉課長から次長へ連絡。次長現場確認。
8：30
部内に一斉放送にて冷却塔の倒壊及び現場への立入禁止を周知（1回目）。
請負作業員と原子炉課員が、誤作動、電気事故等の防止のため、二次冷却塔入口弁、冷却塔
ファン、循環ポンプ、補助ポンプ、循環ポンプ出口弁、補助ポンプ出口弁の電源「断」確認。
8：38
8：40
8：44
8：45
8：47
8：52
9：05
9：15
9：19
9：38
10：00
10：10
10：13

次長から部長へ連絡。
部長現場確認。
部長から環境技術開発センター長へ連絡。
部長から所長へ連絡。
部長から保安管理部長へ連絡。
所内緊急電話9901に連絡。
部内に一斉放送にて冷却塔の倒壊及び現場への立入禁止を再周知（2回目）。
大洗研究所に現地対策本部を設置。材料試験炉部に現場指揮所を設置。
FAX（第1報）発信。→9：37 原子力規制庁事故対処室FAX（第1報）着信確認。
放射線管理第2課員が、排風機室内の線量当量率及び汚染確認のため、線量当量率測定及び表面密度測定を開始。→10：38排風機室内の測定結果の報告（異常なし）。
原子炉課員と請負作業員が、二次冷却系統内の隔離のため、熱交バイパス弁「閉」確認及び熱交入口弁（3台）並びに熱交出口弁（3台）「閉」操作の作業開始。
放射線管理第2課員が、冷却塔倒壊付近の線量当量率確認のため、線量当量率の測定を開始。
→10：38 冷却塔倒壊付近の測定結果の報告（異常なし）。
原子炉課員と請負作業員が、熱交入口弁（3台）及び熱交出口弁（3台）の全閉確認。

9

4. 状 況 －(7)主な時系列（2/2）－
令和元年9月9日（月）10：30 原子力規制庁保安検査官が現場確認。
10：44 FAX（第2報）発信。→11：12 原子力規制庁事故対処室FAX（第2報）着信確認。
10：49 原子炉課員が二次冷却系統の確認中に、配管フランジ部からの水の漏えいを確認（30～40L程度、約150ｍL/分）。
11：06 原子炉課員により、1箇所目（出入口側破損箇所）の排風機室破損箇所の補修作業が完了。
11：07 原子炉課員が配管フランジ部からの漏えい水をサンプリングし、汚染確認のため、測定を放射線管理第2課員に依頼。
11：30 放射線管理第2課員が配管フランジ部からの漏えい水の汚染確認のため、ゲルマニウム半導体
検出器を用いた測定を開始。→13：01 漏えい水の測定結果の報告（異常なし）。
11：36 原子炉課員により、2箇所目の排風機室破損箇所の補修作業が完了。
13：30 本事象は法令報告事象と判断。
14：35 FAX（第3報：最終報）発信。→15：06 原子力規制庁事故対処室（第3報：最終報）着信確認。
14：37 原子炉課員が、配管フランジ部からの水の漏えいを停止させるため、二次冷却系配管の水抜き作業を開始。
15：25 原子炉課員が、安全確保のため、冷却塔の立入禁止用ローピングの作業開始。
15：50 原子炉課員による安全確保のための、冷却塔の立入禁止用ローピングの作業終了。
17：14 原子炉課員による、二次冷却系配管の水抜き作業終了。
18：15 現地対策本部、現場指揮所 解散。

10

5. 環境への影響
冷却塔倒壊確認（9月9日（月）7時40分頃）前後の時間帯の大洗研究所周辺監視区域境界付近のモニタリングポストの指示値は、降雨の影響で天然放射性核種に起因する空間線量率（γ線）の上昇がみられるものの平常の変動幅の範囲。

〇 冷却塔近接及び風下のモニタリングポスト（P-2、P-3、P-16）の指示値は、他のモニタリングポストと同じ傾向であり、施設に起因する空間線量率の上昇は認められず、環境への影響はなし。
〇 モニタリングポストによる空間線量率測定は現在も継続しており、異常のないことを確認。
11

6. 今回の事象に対する対応措置〇 対応措置• 誤作動、電気事故等の防止のため、ポンプ、弁等の電源「断」を確認。
• 二次冷却系統隔離の観点から、弁の「閉」確認又は「閉」操作を実施。
• 外部からの異物混入防止のため、二次冷却系配管破損部の養生を実施。
• 安全確保のため、倒壊した冷却塔周辺に立入禁止措置を実施。
• 倒壊した冷却塔による二次災害防止の観点から、3時間に1回パトロールを実施。
＊1

原子炉建家内(参考）

ポンプ室(二次系統・UCL系統）室内

二次冷却系統冷却塔

冷却塔
ファン
（4台）

二次冷却系統熱交バイパス弁 ＊2＊1＊1 電源「断」確認＊2 「閉」確認又は「閉」操作

循環ポンプ
出口弁
（4台）

補助ポンプ
出口弁
（2台）

＊1
P

補助ポンプ
（2台）

圧力容器

＊1

＊1

冷却塔
入口弁
（4台）

炉プール

＊1

P

循環ポンプ
（4台）

＊2
熱交入口弁
（３台）

冷却水ポンド

＊2
熱交出口弁
（３台）

熱交換器（３基）
P

ドレン弁
U字溝内

主循環ポンプ(4台）

Bトレンチ
一次冷却系統二次冷却系配管の養生

二次冷却系統概略図

なお、今回のような冷却塔の倒壊がJMTRの原子炉運転中に発生したとしても、原子炉は安全に停止し、原子炉停止後の炉心も十分冷却できるため、原子炉の安全上問題はない。

12

7. 事象発生場所の安全管理（1/3）
倒壊した冷却塔による二次災害を防止し、安全な状態にするため、冷却塔のがれき等の撤去作業を実施した。
〇 撤去作業の内容①散乱物の撤去、作業場所の整備、スレート材等の撤去②ファンスタック、モータ、二次冷却系配管等の重量物の解体・撤去（原因調査のためのサンプリング試料の取出し含む。）③冷却塔セル塔体部の解体・撤去及び二次冷却系配管の閉止措置

撤去前状況(南側)（令和元年10月7日撮影）〇 撤去作業における安全管理••••作業におけるホールドポイント、使用する保護具、役割分担を明示したベストの着用等を作業要領書に定め、作業の安全管理を行った。
スレート材（解体等の際、吹付け石綿に比べ発じん性が比較的低い石綿含有建材）の撤去作業に当たっては、散水、非破砕での取扱い、防塵マスクの着用、石綿濃度測定等の措置を講じた。
冷却塔倒壊後の台風19号発生時には、保安要員を配置し、監視体制を強化して対応した。
冷却塔の撤去状況に応じた保安のための巡視及び点検に係る原子炉施設保安規定の変更申請を10月1日に実施した（12月25日補正実施）。

撤去中状況(南側)（令和元年10月24日撮影）

13

7. 事象発生場所の安全管理（2/3）
〇がれき等の保管状況• 撤去物は、仮置き場所において、飛散防止ネットを取り付けて保管管理• 随時、仮置き場所から、随時、保管場所に運搬し、材質毎に区分して保管管理

がれき等の仮置き状況（令和元年10月30日撮影）

がれき等の保管場所の状況（左：令和元年11月14日撮影、右：令和2年2月3日撮影）

14

7. 事象発生場所の安全管理（3/3）
〇 撤去作業の状況①散乱物の撤去、作業場所の整備、スレート材等の撤去･･･ 令和元年11月1日に完了②ファンスタック、モータ、二次冷却系配管等の重量物の解体・撤去･･･ 令和元年12月25日に完了

撤去前状況(西側)（令和元年9月12日撮影）③冷却塔セル塔体部の解体・撤去及び二次冷却系配管の閉止措置･･･ 令和2年1月27日に完了⇒撤去作業は全て完了した。

撤去中状況(西側)（令和元年12月11日撮影）〇 今後の対応• 残っている冷却塔の基礎部については、巡視点検により管理していく。
• JMTRの廃止措置の中で当該基礎部を解体・撤去するとともに、保管管理している撤去物を順次廃棄していく。

撤去後状況(西側)（令和2年1月31日撮影）

15

8. 原 因 －(1)倒壊要因に係るフォルトツリー図（1/2）－
性能
不足

設計の影響

①構造設計の影響②材料変更の影響

必要な強度
の不足

③施工の問題
性能
低下

木材の
性能低下

木材の変
形・腐朽

④木材の変形の影響⑤木材の腐朽の影響⑥保守運転の影響

保守管理
が不十分

⑦点検内容の問題⑧更新・補修の影響

冷却塔の
倒壊

金属の
性能低下

⑨金属の腐食、変形等の影響
保守管理
が不十分

⑦点検内容の問題⑧更新・補修の影響

コンクリート（基礎部）の性能低下⑩コンクリートの割れ・破損等の影響

保守管理
が不十分

⑦点検内容の問題⑧更新・補修の影響

東北地方
太平洋沖
地震

⑪地震力による破損等の影響

162

8. 原 因 －(1)倒壊要因に係るフォルトツリー図（2/2）－

性能を超える
外力の発生

自然現象

台風（雨・風）の発生⑫風雨の影響⑬飛来物の影響⑭地震の発生の影響⑮竜巻（突風）の発生の影響⑯設備運転による過応力の影響

設備の運転

凡例

設計で考慮
していない
外力の発生

事象
基本事象
ORゲート

立上げ配管の破損の影響⑰配管破損部の強度不足の影響⑱配管破損部の腐食の影響
スレート材補修
用足場の影響⑲足場の衝突の影響

繰返し応力の影響⑳繰返し応力の影響

冷却塔の倒壊への影響度を評価するため、フォルトツリー図にある基本事象について調査。
※：材料試験炉部、高速炉解析評価技術開発部、高速炉基盤技術開発部、放射線管理部、建設部などの他、メーカからの協力も得ながら、組織的に実施。

173

8. 原 因 －(2)基本事象に対する調査内容（1/4）－
フォルトツリー図の基本事象について、冷却塔の倒壊への影響度を評価。
基本事象

影響度

①

構造設計の
影響

〇

②

材料変更の影響×③ 施工の問題×④

木材の変形の影響

×⑤

木材の腐朽の
影響

〇

調査項目

調査内容

調査結果
類似冷却塔の構造計算書を参考に構造計算を行い、・設計方針の確認
当時の設計で200kgf/m2の水平荷重（風荷重）で倒壊し・設計荷重を考慮した際の部 ないことを確認。また、特殊な構造であり、建築基準法に
構造設計
材の構造計算（柱、横材、 基づく一般的な木造建築とは異なり、一構面の筋かいの
評価の確認
筋かい）
機能が喪失した場合、隣接する構面が負担する水平荷・構造の特徴重（風荷重）が増加するため破断が連鎖的に進みやすく、ねばりが小さい構造であることを確認。
平成20年度の更新工事では、トップデッキ、ファンスタッ
更新時の・ファンスタック交換時
ク等の材質の変更を行ったが、二次冷却系統冷却塔上
材料変更の確認
部の重量は更新前とほぼ同じ重量であり、影響はないことを確認。
・建設時の承認図
昭和63年度の改修時の検査記録並びに平成10年度
・更新工事時の施工記録の 及び平成11年度の更新時の施工及び検査記録を調査し、確認
更新工事時の施工上の問題はなかったことを確認。昭和
検査記録の・更新工事時の検査記録の 43年度の建設当初から接合金物が承認図と異なって施確認
確認
工されていることを確認したが、当時の設計である
・構造計算書及び技術仕様 200kgf/m2 の水平荷重（風荷重）で倒壊しないことを確の確認認。
二次冷却系統冷却塔倒壊後の木材の損傷状態の確認
木材の損傷 ・木材の損傷状態の確認を行い、木材の変形はなかったが、一部の木材について状態の確認 （外観検査）劣化と推定される部位を確認。
木材（柱、横二次冷却系統冷却塔の木材の腐朽状態を針貫入試験
・木材の劣化診断（外観確認、材、筋かい）
により測定し、接合金物近傍の木材の腐朽進行を確認。
針貫入試験、含水率測定）の残存強度
この結果から残存断面積比を評価し、木材の強度の低下
・劣化診断結果の評価
評価
を推定。
18
5

8. 原 因 －(2)基本事象に対する調査内容（2/4）－
基本事象

影響度

⑥

保守運転の
影響

×

⑦

点検内容の問題〇⑧

更新・補修の影響

×⑨

金属の腐食、
変形等の影響×

コンクリートの⑩ 割れ・破損等の
影響

×

調査項目

調査内容

調査結果
木材に対しては、湿潤・乾燥のサイクル数が少ないほうが、膨張、収縮による割れの可能性が減ると考えられるが保守運転 ・保守運転履歴及び頻度の 行っていた保守運転の運転時間（約40分）及び頻度（1回
履歴の確認 規定の確認/月から1回/年）から、保守運転の影響よりも降雨の影
響の方が大きいため、保守運転の実施による木材への影
響は少ないと評価。
長期運転停止状態において、打音点検のような目視以・点検項目に対する実施状
外の方法による点検を行わないことの木材の腐朽に関す
況の確認（①日常点検、②るリスクや点検の必要性に対し、メーカと十分共有できて
点検内容の 施設定期自主検査）いなかったことを確認。設置当初から構造計算書を提出
・メーカが行う点検の調査
確認
図書に掲げておらずメーカから提供されていなかったため、・腐朽に係る知見の点検へ
冷却塔の特殊な構造について十分把握できず、点検に反の反映の調査
映されなかったことを確認。
・更新履歴、保守記録（履
更新履歴
歴）の確認
更新履歴、保守記録を確認し、適宜更新・保守は実施。
の確認
・耐用年数
接合金物の外観検査及び寸法測定を行い、著しい腐食
金属部品の ・接合金物の外観検査・寸 がないこと、寸法は施工時の寸法公差範囲内であり、減健全性確認 法検査
肉がないことを確認。また、変形した接合金物を調査し、変形が倒壊時の負荷による原因であることを特定。
コンクリートコンクリート（基礎部）の外観検査を行い、割れ、破損等・コンクリート（基礎部）の外（基礎部）のはないことを確認。コンクリートの破損等による倒壊でない
観検査
健全性確認
ことを検証。

194

8. 原 因 －(2)基本事象に対する調査内容（3/4）－
基本事象⑪

地震力による
破損等の影響影響度
×⑫ 風雨の影響〇⑬ 飛来物の影響

×⑭

地震の発生の影響×⑮

竜巻（突風）の発生の影響

×

設備運転によ⑯ る過応力の影
響

×

調査項目

調査内容
調査結果
・東北地方太平洋沖地震の地震後の影響に関する健全性調査 地震後の点検結果に従い、損傷部を補修していることを
点検内容
及びその後の補修内容の 確認。
の確認
調査
・事象発生当日の風速、風 設計時の水平荷重(風荷重)に達していないことを確認。
向、雨量の確認
倒壊事象発生時の気象データと過去10年間のデータを比
風速、風向、
・過去の当該箇所における 較し、風速だけでなく風向も倒壊に影響することを確認。
風圧、雨量
風速、風向の確認
気象データを参考にJMTR施設敷地内をモデル化し、二次の確認
・周囲の構造物による風速 冷却系統冷却塔への風圧・風向を推定。これらの評価にの増大基づき、倒壊事象を推定。
気象庁の気象データをもとに、茨城地区の強風発生状況
飛来物の衝 ・気象庁の気象データ確認
を確認するとともに、現場調査結果を踏まえ、二次冷却系
突、閉塞によ ・現場の状況確認（がれき
統冷却塔周辺部への飛来物の衝突及び閉塞がないことをる影響
等の散乱状態）
確認。
気象庁の気象データをもとに、平成24年3月以降に発生した大洗町・鉾田市の地震発生状況を確認し、二次冷却
地震力の・気象庁の気象データ確認
系統冷却塔への影響がないことを確認。また、平成25年9有無・点検記録の確認
月に鉾田市で震度5弱を観測したが、地震後の点検で異常がないことを確認。
気象庁の気象データをもとに、茨城地区の竜巻発生状況
・気象庁の気象データ確認
を確認するとともに、二次冷却系統冷却塔周辺部への飛竜巻（突風）
・現場の状況確認（がれき
来物の衝突及び閉塞発生の有無の現場調査結果を踏まえ、発生の有無
等の散乱状態）
竜巻が発生していないことを確認。
倒壊事象発生当日の二次冷却系統冷却塔の運転状況
当日の運転・運転状況の確認
を確認し、運転していないため過応力が発生していないこ
履歴
とを確認。

20

8. 原 因 －(2)基本事象に対する調査内容（4/4）－
基本事象

影響度

配管破損部の⑰ 強度不足の影
響×⑱

配管破損部の腐食の影響

×⑲

足場の衝突の影響×⑳

繰返し応力の
影響

×

調査項目

調査内容

調査結果
二次冷却系配管の構造解析を行い、二次冷却系統冷却塔上部の重量による応力が配管の溶接部近傍(熱影
・構造解析
設計の確認
響部)に集中し、破断したことを確認。なお、溶接施工方
・破断面の外観検査
法は、完全溶け込み開先溶接のうちＴ継手であり、十分な強度を有していたと推定。
溶接部の溶接部及び倒壊直後の破断面の外観写真により、著し・破断面の外観検査
確認
く腐食していないことを確認。
外壁補修工事の記録から、東側（配管側）へ倒壊防止
足場倒壊に ・外壁補修工事の記録確認 を施していたことと、メッシュシートを取り付けていないこと
よる影響
・足場倒壊状態の確認
から、足場単体での倒壊は想定しにくく、足場の倒壊は二次冷却系配管が倒れた影響によるものと推定。
建築物の構造計算は、静的設計により実施されていることを確認。繰返し風荷重の評価については、建築物の応力発生の ・文献等による調査
外装材に対して実施されているが、台風の通過に伴う繰
確認
・現場確認
返し風荷重による影響は静的計算より小さいことから影響がないことを確認。

20の基本事象それぞれについて、構造計算書、保守記録等の記録調査、現場調査、倒壊した冷却塔から採取した木材の状態調査、発生応力の解析評価等により得られた情報に基づき、各基本事象がトップ事象である「冷却塔の倒壊」に与える影響度（重要度）を評価。

「冷却塔の倒壊」に有意な影響を与え得る基本事象は、①構造設計の影響、⑤木材の腐朽の影響、⑦点検内容の問題及び⑫風雨の影響の4つと推定。

216

8. 原 因 －(3)①構造設計の影響（1/3）－(1) 冷却塔の基本仕様
項 目

仕 様

搭型式

4F60B-184V-2436BP

外形寸法

搭高 16,487mm、塔幅 11,580mm 搭長 29,880mm

冷却水量3,900m3/h

温度条件

入口温度 43.25℃ 出口温度 31.0℃ 湿球温度 26.5℃

送風機

直径 5,490mm(18Ft.) ４枚羽根、192RPM、鋼板＋亜鉛メタリコン製

減速機

型式 FG-60、減速比 1/5.09

電動機55ｋW、6P、3,000V、50Hz、B種絶縁

中間軸及びカップリング

FS-18A、減速機側 RC-501、電動機側 RC-505、鋼製＋塗装(2) 冷却塔の搭体部材
項 目

仕 様

トップデッキＦＲＰ製(H10、11年度は木製、H20年度にFRPに更新)

ポスト（柱）木製(ダグラスファー)、クロス（東西）方向：7ヶ所、 ロンジ（南北）方向：17ヶ所
3分割（トップ、インナー、ボトム）

ブレース（筋かい）

木製(ダグラスファー)、 クロス（東西）方向：17面、 ロンジ（南北）方向：7面

ルーバー

木製(ダグラスファー)、 ポスト、 ルーバーブレード13段

外壁

大波スレート（セメントアスベストボード）

226

8. 原 因 －(3)①構造設計の影響（2/3）－
二次冷却系統冷却塔の構造概要
End Bent(東-西)Part’n Bent (東-西)

キープラン(平面)No.1セルNo.2セル

No.3セル

東側

Main Bent(南-北)

Main Bent

Main Bent

Part’n Bent(東-西)End Bent(南-北)Main Bent(東-西)

No.4セルEnd Bent(南-北)

End Bent(南-北)
End Bent Main Bent
(東-西) (東-西)： 筋かい接合金物： 柱接合金物： 基礎部接合金物

西側

東側

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

西側

Main Bent End Bent
(東-西) (東-西)Main Bent(南-北)

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

一般的な木造建築とは異なり、水平荷重（風荷重）を構造部材のうち筋かいのみが負担し、一構面の筋かいの機能が喪失した場合、隣接する構面の筋かいの荷重が増加するため破断が連鎖的に進みやすく、ねばりが小さい構造（特殊な構造）。

238

8. 原 因 －(3)①構造設計の影響（3/3）－
建設当時の設計の考え方※：冷却塔は設備機器であり、建築基準法は適用されない。

：ピン接合〇 当時の建築基準法を参考にして、風圧による東側
冷却塔に発生する軸力を算出。
（速度圧：200kgｆ/m2（最大瞬間風速63m/s相当））。
〇 地震力を水平0.4G、鉛直0.2Gとし、冷却塔に発生する軸力を算出。
〇 風圧と耐震による冷却塔への影響を比較し、 水平荷重
（風荷重）
構造計算を実施。
200kgf/m2[]：筋かい断面寸法

西側（高さによらず一様に設定）

評価条件
構造図に基づき、柱・横材・筋かいをモデル化。
引張筋かい〇 水平荷重（風荷重）と自重を考慮(設計時：速度圧200kgf/m2)〇 柱で鉛直荷重、筋かいで水平荷重（風荷重）を負担。
〇 部材端部をピン接合とし、軸力のみを伝達。

検定比が最大
圧縮筋かい
評価結果
となる位置
〇 最も厳しい検定比＊1が生じる下から２段目の筋かい(圧縮)において、発生軸力（34.7kN）及び評価基準値（短期許容 冷却塔東西断面のモデル化(例)
圧縮力 38.3kN＊2）から、検定比は0.91であった。

＊1：発生軸力を評価基準値で除した値＊2：木質構造設計規準により算定。圧縮は座屈耐力[オイラー式]を考慮

24

8. 原 因 －(4)⑤木材の腐朽の影響（1/2）－
二次冷却系統冷却塔の運転経緯

木材の腐朽状況 ⇒ 針貫入試験により確認〇平成10年10月～平成18年8月

二次冷却系統冷却塔：JMTR稼働中(第125サイクル～第165サイクル)⇒ JMTR運転中は二次冷却系統は連続運転★ 平成19年4月：再稼働に向けた改修工事〇平成18年8月～平成22年8月：JMTR改修工事中⇒ 原則1回/月で保守運転を実施〇平成22年9月～平成23年2月：JMTR改修工事中⇒ 再稼働に向けた試運転(1回/月)★ 平成23年3月：東日本大震災〇平成23年5月～平成29年3月：再稼働計画あり⇒ 原則1回/月で保守運転

No.1セル

平面図
No.2セル：測定範囲
No.3セル

No.4セルEnd Bent
(南-北)

G
F
E

Main Bent
(南-北)

D
C
B

End Bent(南-北)
End Bent Main Bent
(東-西) (東-西)A

Main Bent

Main Bent End Bent
(東-西) (東-西)Part’n Bent(東-西)17 16 15 14 13 12 11 10筋かいの測定箇所例(12-AB)

Main Bent
9

8

7

6

5

4

3

2

1

筋かいの測定箇所例(2-AB)
中央部

中央部★ 平成29年4月：JMTR廃止施設に決定〇 平成29年4月～平成29年8月⇒ 原則1回/月で保守運転

下端部(接合部)〇 平成29年8月以降⇒ 年1回の施設定期自主検査のみ運転

下端部(接合部)25

8. 原 因 －(4)⑤木材の腐朽の影響（2/2）－
木材の耐力低下に関する指標を針貫入試験結果から残存断面積比として評価
針貫入試験結果

残存断面積比(新材＝1.0)

腐朽が進行

中央部はほぼ10mmと一定。下端部は30mm以上の部分を5か所確認。

木材の腐朽により構面No.10、13及び15の筋かい下端部の残存断面積がほとんどない状況。

木材腐朽により水平荷重（風荷重）を負担する強度部材として機能しない筋かいが存在していたことが要因と考えられる（構造解析により推定する）。

26

8. 原 因 －(5)⑦点検内容の問題－〇 メーカ推奨の点検項目に対する実施状況
点検項目
減速機のオイル量、汚れ
運転中の異常な振動
運転中の散水状態
ボルト等の緩み

木部各所の破損

金物等の腐食

•••二次冷却系統冷却塔
Ｈ23.6～Ｈ29.8まで保守運転（月例）時にオイル量の確認を実施
H29.1.4からJMTR特定施設 巡視点検表（原子炉停止中）が改訂され、オイル量の確認を毎日実施
自主点検において、振動、温度、電流値(現場盤)を確認
外観目視確認Ｈ18
二次冷却系冷却塔の健全性調査
Ｈ23
二次冷却系統冷却塔の詳細調査
Ｈ27
屋外に設置された設備機器等の基礎ボルト調査
Ｈ26～Ｈ30 施設定期自主検査（外観検査）
Ｈ18
二次冷却系冷却塔の健全性調査
Ｈ23
二次冷却系統冷却塔の詳細調査
Ｈ26～Ｈ30 施設定期自主検査（外観検査）
Ｈ18
二次冷却系冷却塔の健全性調査
Ｈ23
二次冷却系統冷却塔の詳細調査
Ｈ26～Ｈ30 施設定期自主検査（外観検査）

メーカが推奨する設置者側が行う点検項目は実施していた。
長期運転停止状態において、目視以外の方法による点検を行わないことの木材の腐朽に関するリスクや点検の必要性に対し、メーカと十分共有できていなかったことを確認。
設置当初から構造計算書を提出図書に掲げておらずメーカから提供されていなかったため、冷却塔の特殊な構造について十分把握できず、点検に反映されなかったことを確認。

27

8. 原 因 －(6)⑫風雨の影響（1/2）－
10m高風向風速
大洗研究所内にある気象観測露場

最大値観測時刻2009年度
2010年度
2011年度
2012年度
2013年度
2014年度
2015年度
2016年度
2017年度
2018年度
2019年度(4月1日から8月31日）

2009年10月8日10時20分
2009年10月8日10時30分
2010年4月2日8時00分
2010年4月2日8時10分
2011年9月21日18時50分
2011年9月21日19時00分
2012年6月20日1時50分
2012年6月20日2時00分
2013年10月16日6時40分
2013年10月16日6時50分
2015年1月15日18時40分
2016年1月18日13時20分
2016年1月18日13時30分
2016年8月22日17時10分
2016年8月22日17時20分
2017年10月22日24時00分
2017年10月23日0時10分
2018年10月1日3時40分
2018年10月1日3時50分
2019年7月7日13時30分
2019年7月7日13時40分

最大瞬間風速
(m/s)
26.5
26.3
31.2
29.3
32.9
21.1
25.4
28.6
31.2
28.8
21.3

風速（10分平均）
(m/s)
8

風向
SSW

8.5

SSW

11.4

SW

11.1

SW

11.1

S

10.8

S

12.4

SW

11.9

SW

16.9

NE

14.4

NE

6.7

NNE

12.4

NE

6.9

NE

10.1

SSW

10.6

SSW

11.4

NE

10.1

NE

11.5

SSW

11.6

SSW

8.4

NNE

8.4

NNE

【観測項目】
2019年9月9日7時00分
10.3
2019年度30.9
E(9月9日）
2019年9月9日7時10分
9.4
・10m高風向風速※ 各年度における最大瞬間風速の最大値（太字）。各年度における最大瞬間風速の最大値を記録
・雨量
した同時間帯の風速（10分平均）も合わせて記載。
評価の概要① 2019年9月9日は強風時に風向きが東であった。

28

8. 原 因 －(6)⑫風雨の影響（2/2）－
原子炉建家を含む風上側を広範囲にモデル化⇒Fluentコードを用いたRANS解析（標準k-ε、定常)〇 モデル化範囲と条件〇 解析結果（地上高10ｍ）

モデル化範囲：縦210m、横：122m、高さ50m
風速：30m/s

圧力分布
速度一定（東風）

速度分布
風圧
強

速度
高

弱

低

風圧の
高い部分

圧力一定

評価の概要
① 原子炉建家後部に剥離流が発生、②冷却塔への風圧・速度は東壁北側にピークが発生

29

8. 原 因 －(7)原因の推定（1/2）－
FT図の「①構造設計の影響」及び「⑤木材の腐朽の影響」を考慮して、台風15号の強風を模擬した構造計算を行い、倒壊の原因を推定（腐朽が進んだ構面No.10の例）。
(1)健全な木材の時(強風に耐える)
水平荷重（風荷重*1）
40kgf/m2(2) 木材の腐朽により機能しない場合

[kN]

水平荷重
（風荷重*1 ）40kgf/m2

[kN]

機能しない
筋かい
*1 ： 現 行 の 建
築基準法に基づき、風上（高さ方向の分布を考 慮 ） ・ 風 下の圧力を考慮した風力係数。速度圧に乗じて風荷重を算定。

検定比が最大
となる位置

軸力が増加

（圧縮）
最大瞬間風速30.9m/s(発生軸力 9.1kN)⇒＝0.24(評価基準値(終局耐力 38.3kN＊2））

機能しない筋かいがある。 ⇒ 荷重の増加 （圧縮）(発生軸力 14.3kN)＝2.00⇒(評価基準値(終局耐力 7.2kN＊2,＊3))＊2：木質構造設計規準により算定。圧縮は座屈耐力[オイラー式]を考慮＊3：耐力算定にあたっては、針貫入試験結果による耐力低減を考慮① 水平荷重を負担する筋かいが、腐朽により強度部材として機能しなかった。
② 機能しない筋かいにより、残った筋かいへ荷重が伝搬し、倒壊したと推定している。

30

8. 原 因 －(7)原因の推定（2/2） －〇 「冷却塔の倒壊」に至った経緯の特定① 冷却塔は、水平荷重（風荷重）である速度圧q＝200kgf/m2（最大瞬間風速63m/s相当）に耐えられるように設計されていた。一方、冷却塔は特殊な構造であった。
② JMTRの運転停止以降、長期間にわたり当該冷却塔を使用していないことにより、木材の腐朽を促進する条件＊が整い、木材内部の腐朽が進行した。
③ ①に示す特殊な構造について十分把握できておらず、また、木材の腐朽に関するリスクや定期的な点検の必要性についてメーカと十分共有できていなかったため、これらが設定した点検や部材等の更新計画に反映されていなかった。
④ ③に示す状況により、筋かい等の構造部材に対しては、目視による点検を行い、破損等を確認した木材について補修、交換する対応を行っていた。目視による点検では木材内部の腐朽が把握できなかったため、②に示す木材内部の腐朽の進行により、特に、筋かい下端部（接合部）において、腐朽により著しい耐力低下が生じた。
⑤ 台風15号による、水平荷重（風荷重）に対して最も影響を受ける真東の強風（最大瞬間風速30.9m/s）により、残存耐力を上回る水平荷重（風荷重）が発生した。これにより複数の筋かいが破断し、①に示した特殊な構造のため隣接する構面にその現象が連鎖して冷却塔の倒壊に至った。
＊：木材が腐朽する条件は、(a)栄養（木材）、(b)温度、(c)水分(湿度)、(d)空気が整うこととされている。冷却塔が長期停止状態になったことで、冷却塔下部ルーバーから入り込んだ雨水や空気の出入りによる乾湿の繰返しにより(a)～(d)の4条件が整いやすくなったと考えられる。 31

8. 原 因 －(8)原因分析－〇 以下に示す4つの原因が重なって生じることにより「冷却塔の倒壊」に至ったと特定。
(1) 冷却塔の特殊な構造について十分把握していなかったこと。
冷却塔の特殊な構造について十分把握できていなかった。そのため、これに見合った保守・点検計画になっていなかった。

(2) 実施していた点検では、木材内部の腐朽を把握できていなかったこと。
冷却塔については目視による点検を実施していたが、木材内部の腐朽を考慮しておらず、このよ
うな点検方法では木材内部の腐朽が把握できなかった。

(3) 使用環境が大きく変わったこと。
冷却塔を長期間使用しないことにより木材の腐朽の条件が整いやすくなり、使用環境が大きく変わった。また、その際に保守・点検計画の見直しを行っていなかった。

(4) 影響が最も大きくなる風向で水平荷重（風荷重）を受けたこと。
台風15号により、水平荷重（風荷重）に対して最も影響を受ける真東の強風を受けた。

32

9. 対 策倒壊した冷却塔は建て替えを行わないことから、倒壊事象が再発することはない。したがって、冷却塔と同種である木造の原子力施設の設備の倒壊を防止するため、冷却塔の倒壊に至った原因に対する以下に掲げる再発防止対策を講ずる。
(1) 設備の特殊な構造についてメーカ情報等により把握し、その結果に応じて点検の見直し、補修、交換、補強等を行う。点検の見直しに当たっては、木材の腐朽が進行しやすい箇所を特定して重点的に点検が行えるように点検・保守計画を策定する。
（原因(1)の対策）(2) 木材内部の腐朽を把握するため、目視による点検に加え、木材内部の腐朽に着目して年1回
打音点検等を計画的に行い、疑義が生じた部位には超音波測定器等を用いた腐朽具合の測定を行うとともに、点検結果に応じて補修、交換等を行うように点検・保守計画を定める。
（原因(2)の対策）(3) 設備を長期間使用しないことにより、設備の置かれた環境に、材料の劣化を促進させるような変化が生じる場合には、メーカと情報共有して維持管理上のリスク評価を行った上で、評価結果に応じて点検項目及び頻度を追加・削除・変更する等の必要な措置を講ずる。
（原因(3)の対策）(4) 対策(1)～対策(3)において、必要な点検の見直し、補修、交換、補強等が完了するまでの間、設備に台風等の自然現象の影響が生じるおそれがある場合は、応急的に補強等を行う。
（原因(4)の対策）
33
6

10. 再発防止に向けた水平展開（1/2）
原子力施設の倒壊事象の再発を防止するため、原子力機構の各拠点に対して水平展開を行う。

【水平展開の内容】
 屋外にあり、かつ、建築基準法に基づく一般的な木造建築とは異なる構造である木造の原子力施設の設備に対し、既存の点検方法により構造部材（柱、梁、筋かい等）の劣化（腐朽、腐食等）の状態（兆候含む。）が把握できるか否かを確認する。劣化の状態を把握できない箇所がある場
合は、当該設備に対して、今回の原因分析に対する対策に基づき、必要な措置を講ずる。
 また、原子力機構内にある木造の建家・設備が倒壊して安全上重要な設備に影響を与えるおそれがある場合は、必要な措置を講ずる。

【原子力機構内の調査結果】
 建築基準法に基づく一般的な木造建築とは異なる構造である木造の原子力施設の設備
・ JMTR施設のUCL系統冷却塔が該当し、それ以外には対象施設・設備がないことを確認済。
 倒壊した場合に、安全上重要な設備に影響を与えるおそれがある木造の建家・設備
・ JMTR施設のUCL系統冷却塔が該当し、それ以外には対象施設・設備がないことを確認済。

34

10. 再発防止に向けた水平展開（2/2）
【同種の冷却塔への対応】
JMTR施設のうち、同種の冷却塔であるUCL系統冷却塔*に対して、今回の原因調査及び原因分析に基づいて早急に健全性調査を実施した。
＊：原子炉付属の各設備から熱を冷却水にとり、この熱を冷却塔を用いて大気に放散するためのUCL(Utility
Cooling Loop)系統の冷却塔（木造）

健全性調査の結果、 UCL系統冷却塔の主要構造部材である木材の腐朽の進行は、二次冷却系統冷却塔に比べて小さく、残存断面積比は最低箇所で0.6であった。また、旧建築基準法及び最新の建築基準法に基づいた冷却塔の構造計算を行い、建築基準法による設計は満足(検定比が1.0未満)であることを確認した。加えて、過去10年間の茨城県を直撃した過去の台風の
風速・風向も調査した。これにより、腐朽を考慮した現行のUCL系統冷却塔は、台風15号と同等の強風では倒壊しないことを確認した。
健全性調査の結果に基づいて、点検項目の見直しを行うとともに、腐朽が確認された木材や残存断面積比が小さい木材については、2020年度に交換・補修を行う。また、これらの対応が完了するまでの間、台風等の強風の対策として行っている4方向からのワイヤーロープによる固定は継続し、倒壊した場合の周辺への影響を軽減する。
一方、ＵＣＬ系統は、廃止措置段階において運転段階と同様の冷却能力を必要としないため、ＵＣＬ系統の関連設備等の撤去を含めて、2021年度以降に空気圧縮機の冷却システムの小型化への策定に着手する。

35

参考資料 UCL系統冷却塔への対応状況

１．二次冷却系統冷却塔倒壊事象に係る原因分析に基づくUCL系統冷却塔の調査内容

調査項目

実施内容

(1)

UCL系統冷却塔は、メーカと情報を共有し、二次冷却系統冷却塔（以下冷却塔の特殊な構造「二次冷却塔」という。）と同じ設計思想で設計・設置されているものである。
について十分把握し当時の構造計算書はメーカで保管・管理されていないことから、構造計算ていなかったこと。
を行い、その結果に基づき、点検を見直し、点検・保守計画を策定する。

(2)

UCL系統冷却塔の点検は、二次冷却塔と同様に巡視及び点検並びに実施していた点検で
施設定期自主検査において、目視による点検を実施している。現状のは、木材内部の腐朽
UCL系統冷却塔の健全性調査を行い、木材内部の腐朽状態等の調査をを把握できていなかっ行う。健全性調査の結果をメーカと共有し、UCL系統冷却塔の補修、交換、たこと。
補強等の計画を策定する。

(3)

UCL系統冷却塔は、平成11年に更新された後、約20年間経過している
こと、維持管理経験から約30年で更新を行っていること、JMTR原子炉施使用環境が大きく変設の廃止措置に伴い、廃止する設備に応じて必要な冷却容量は減少してわったこと。
いくこと等を考慮して、使用環境の整理を行い、安全確保と合理的な維持管理を踏まえた検討を行う。

(4)

二次冷却塔で調査した気象観測データに基づき、風向の影響について影響が最も大きくなる 調査する。また、実際に令和元年10月12日に関東・東北地方を直撃した
風 向 で 水 平 荷 重 （ 風 台風19号では、UCL系統冷却塔のデッキ部に風速計を設置し、その風速・荷重）を受けたこと。
風向を測定する。その結果を踏まえて、UCL系統冷却塔の構造計算においては、東西方向及び南北方向の風による風荷重の影響評価を行う。

参考資料：令01原機(環材)013 令和2年2月27日 JMTR(材料試験炉)二次冷却系統倒壊について

参考-1

２.１ 調査内容 －(1) UCL系統冷却塔の構造評価（1/4）－
UCL系統冷却塔の構造概要
End Bent(東-西)

キープラン(平面)東側

Main Bent(東-西)
西側

東側

西側

No.1セル①

End Bent
(南-北)

②

③

④

⑤

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

Ⓕ
Ⓔ
Ⓓ

Main Bent
(南-北)

Ⓒ
Ⓑ

End Bent(南-北)Ⓐ
End Bent(東-西)

Main Bent(東-西)

End Bent(東-西)： 筋かい接合金物： 柱接合金物： 基礎部接合金物

Main Bent(南-北)End Bent(南-北)
南側

北側

南側

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

柱接合位置

北側

UCL系統冷却塔は二次冷却塔と同種の構造であり、下記の特徴を有する。
⇒ 水平荷重（風荷重）を構造部材のうち筋かいのみが負担。
⇒ 一構面の筋かいの機能が喪失した場合、破断が連鎖的に進行。
参考-2

２.１ 調査内容 －(1) UCL系統冷却塔の構造評価（2/4）－※：冷却塔は設備機器であり、建築基準法は適用されない。

評価条件
構造図に基づき、柱・横材・筋かいをモデル化。
〇 水平荷重(風荷重)と自重(総重量：19トン)を考慮(設計時：速度圧1.96kN/m2)〇 柱で鉛直荷重、筋かいで水平荷重(風荷重)を負担。
〇 部材端部をピン接合とし、軸力のみを伝達。

[]：筋かい断面寸法

東側

評価結果
〇

検定比が最大(引張)となる位置

西側

最も厳しい検定比＊1が生じる下から1段目の筋かい(圧縮)において、発生軸力（34.1kN）及び評価基準値（短期許容
圧縮力 37.0kN＊2）から、検定比は0.92であった。
〇 引張による検定比は、0.5以下であった。

水平荷重（風荷重：1.96kN/m2）〇 当時の建築基準法を参考にして、風圧による冷却塔に発生する軸力を算出。
（速度圧：1.96kN/m2（最大瞬間風速63m/s相当））。
〇 地震力を水平0.4G、鉛直0.2Gとし、冷却塔に発生する軸力を算出。
〇 風圧と耐震による冷却塔への影響を比較し、構造計算を実施。

：ピン接合

水平荷重（風荷重：1.96kN/m2）

建設当時の設計の考え方

検定比が最大(圧縮)となる位置

UCL系統冷却塔の東西断面のモデル化(例)＊1：発生軸力を評価基準値で除した値＊2：木質構造設計規準により算定。

参考-3

２.１ 調査内容 －(1) UCL系統冷却塔の構造評価（3/4）－
最新の建築基準法に基づいた評価結果〇 基準風速34m/s（大洗町※）の速度圧：1.08kN/m2、地表面粗度区分：Ⅲ※※：建設省告示第1454号〇 ４方向の風速で、厳しい条件での検定比を記載。なお、引張による検定比は、0.26以下。
(1) Main Bent(東-西)水平荷重(風荷重※)
1.30kN/m2

圧縮

1.20

位置

検討応力値
(ｋN)

許容応力値
(ｋN)

検定比
(－)

風向

4段目

7.60

18.95

0.40

東風

3段目

16.50

32.18

0.51

東風

2段目

18.50

32.18

0.57

東風

最下段

21.80

36.96

0.59

東風

1.12

※：現行の建築基準法に基づき、風上(高さ方向の分布を考慮)・風下の圧力を考慮した風力係数。速度圧に乗じて風荷重を算出。

1.01(2) Main Bent(南-北)水平荷重(風荷重※) 1.20
1.30kN/m2

圧縮
位置

検討応力値
(ｋN)

許容応力値
(ｋN)

検定比
(－)

風向

4段目

6.30

12.97

0.59

南風/北風

3段目

14.10

32.18

0.44

南風/北風

2段目

19.30

32.18

0.60

南風/北風

最下段

18.90

51.23

0.37

南風/北風

1.09

※：現行の建築基準法に基づき、風上(高さ方向の分布を考慮)・風下の圧力を考慮した風力係数。速度圧に乗じて風荷重を算出。

1.01

参考-4

２.１ 調査内容 －(1) UCL系統冷却塔の構造評価（4/4）－(3) End Bent(東-西)
水平荷重
1.20
(風荷重※)
1.30kN/m2

圧縮
位置

検討応力値
(ｋN)

許容応力値
(ｋN)

検定比
(－)

風向

4段目

3.70

18.95

0.20

東風

3段目

8.40

32.18

0.26

東風

2段目

12.40

50.26

0.25

東風

最下段

16.90

58.86

0.29

東風

1.12

※：現行の建築基準法に基づき、風上(高さ方向の分布を考慮)・風下の圧力を考慮した風力係数。速度圧に乗じて風荷重を算出。

1.01(4) End Bent(南-北)水平荷重(風荷重※)
1.30kN/m2

圧縮

1.20

位置

検討応力値
(ｋN)

許容応力値
(ｋN)

検定比
(－)

風向

4段目

4.60

35.81

0.15

南風

3段目

9.20

32.18

0.29

南風

2段目

13.20

33.05

0.40

南風

最下段

14.90

54.72

0.27

南風

1.09

1.01

※：現行の建築基準法に基づき、風上(高さ方向の分布を考慮)・風下の圧力を考慮した風力係数。速度圧に乗じて風荷重を算出。

〇 昨年の台風15号の最大瞬間風速30.9m/s※に対し、速度圧は0.36kN/m2。
⇒ 台風15号と同等の強風では、圧縮による検定比は0.2以下と推定でき、木材の残存断面積比が0.6以上あれば検定比は1未満を確保。(冷却塔は倒壊しない）※：ガスト影響係数(平均風応答に対する最大瞬間風応答の比)を考慮して、速度圧を算出。

参考-5

２.２ 調査内容 －(2) UCL系統冷却塔の木材の健全性調査（1/3）－〇 二次冷却塔倒壊後のUCL系統冷却塔の健全性調査
健全性調査が可能なUCL系統冷却塔の下部及び上部について、木材の健全性調査を実施。
UCL冷却塔の下部筋かいの針貫入試験

筋かいの測定箇所例(B/1～2)

筋かいの測定箇所例(3/A～B)
中央部

End Bent
(南-北)

5

4

3

2

1

中央部
下端部(接合部)

F

下端部(接合部)E
D
Main Bent(南-北)C(b) 針貫入試験の測定箇所

B
End Bent(南-北)A
End Bent(東-西)

Main Bent(東-西)下端部(接合部)

End Bent
(東-西)

：測定範囲

(a) UCL系統冷却塔 平面図

全体(ｃ) 針貫入試験において針貫入深さが最大となった箇所(5/E～F)

参考資料：令01原機(環材)013 令和2年2月27日 JMTR(材料試験炉)二次冷却系統倒壊について

参考-6

２.２ 調査内容 －(2) UCL系統冷却塔の木材の健全性調査（2/3）－
木材の耐力低下に関する指標を針貫入試験結果から残存断面積比として評価
針貫入試験結果

残存断面積比(新材＝1.0)

16.0

5/Ｅ～F

最下段の筋かい

14.0

F/1～2

5/Ｅ～F
D/4～5
D/1～2

12.0

F/1～2

C/1～2
C/1～2

B/1～2
Ａ/1～2

4/Ｅ～F
2/Ｅ～F

E/1～2

10.0

C/4～5
E/1～2
E/4～5
E/4～5
D/4～5
D/1～2

8.0

C/4～5

針貫入深さ(mm)

１/Ｅ～F

3/A～B
3/Ｅ～F 2/Ｅ～F
3/Ｅ～F
3/A～B
4/A～B

B/4～5
B/1～2
B/4～5

１/Ｅ～F

2/A～B
Ａ/1～2

4/Ｅ～F
4/A～B

6.0

2/A～B

4.0

最新の建築基準法による検定比から推定した残存断面積比の限界値

下端部（接合部）
中央部

2.0
0.0
20

18

16

14

12

10

8

筋かいの整理番号

642

下端部(接合部)及び中央部とも8～14mmの範囲であることを確認。

0

現時点でのUCL系統冷却塔の筋かいの残存断面積は0.6以上は確保。

現行の建築基準法に基づいた構造計算による検定比の比較から、一部の木材は、残存断面積が小さいことが確認したことから、早急に補修する。
参考-7

２.２ 調査内容 －(2) UCL系統冷却塔の木材の健全性調査（3/3）－
一次診断※１の他、二次診断※２を第3者機関に依頼し、UCL系統冷却塔の健全性評価を実施。
(1) UCL系統冷却塔の下部部分
柱・筋かい部

柱部

筋かい部

水平長押材部

写 真

所 見

上部からの落下水分で湿潤状態にあり、含水率は、部材の表層では、繊維飽和点以上で、支柱やブレースの芯部まで含水率は高いと思われる。しかし、表面が流水により、腐朽菌が定着するには至らず、明確な腐朽状態とみなせる部分は一部を除き検出されなかった。

(2) UCL系統冷却塔の上部部分
桁材部

柱頂部

柱上部

写 真

所 見

常に温水や雨水に暴露され、木材は湿潤状態で、多くの部材に菌糸や菌叢(きんそう)、さらに材の変形や収縮など腐朽、劣化の程度も激しいものが多く、部材の強度低下も著しいと推察される。

※１：視診、触診、打診※２：専用機器を用いた診断／断面内部診断・含水率計
・超音波伝播時間測定器
・穿孔抵抗測定器

参考-8

３. 今後の対処方針(1) 補修の基本方針〇 健全性調査の結果、これまでの通り、 UCL系統冷却塔の上部で見つかった腐朽、破損等がある木材に対して交換・補修を行う。
〇 現行の建築基準法による構造計算及び針貫入試験結果に基づき、残存断面積比が0.7を下回る強度部材(筋かい)については交換・補修する。
〇 針貫入試験など実施しなかった箇所についても、交換・補修時に針貫入試験等を行い、残存断面積比が0.7を下回る強度部材は交換・補修をする。
(2) 点検の基本方針〇 点検
 1日1回の巡視点検においては、これまでの点検項目に「木材の外観観察」を追記し、明確化を図る。
 月1回の月例点検においては、木材の交換・補修後、「木材の外観観察」のほか、特定の木材(選定した補修／未補修の木材)について経過観察を行う。
 年1回の定期自主検査（点検）において、特定の部材について打音試験、針貫入試験等を行い、木材の腐朽状況を記録する。
〇 点検結果による木材の補修
 上記点検で見つかった腐朽等がある木材については、メーカ等による検査(非破壊検査等)を行い、必要に応じて交換・補修を実施する。
(3) 冷却塔の小型化の検討〇 廃止措置段階において運転段階と同様の冷却能力を必要としないため、UCL系統の関連設備等の撤去を含めて、2021年度以降に冷却器の小型化への策定に着手。
参考-9