資料No.3

高浜発電所１，２号機
炉内構造物取替計画に係る事前了解願い等について
2024年 6月 28日

高浜1,2号機 炉内構造物取替の経緯〇海外でのバッフルフォーマボルトの損傷事例

炉心そう

1988年にフランスのブジェー発電所２号機においてバッフルフォーマボルト損傷事例が確認され、現在に至るまで海外の複数のプラントで照射誘起型応力腐食割れ※による損傷事例が発生
当社では1990年～1997年の間で各プラントのバッフルフォーマボルトの超音波探傷検査を実施し、損傷がないことを確認 高浜１号機:第13回 (1991～ 1992年度)、第17回(1997年度)

原子炉容器

炉心バッフル

炉心そう

炉心そう

高浜２号機:第11回 (1990年度)、第15回(1995年度)

炉心バッフル

その後、定期的に水中テレビカメラによる可視範囲の目視検査を実施するとともに、県原子力安全専門委員会からの提言を踏まえ、2019年以降、定期検査毎に全ボルトの回り止めピンの脱落等がないことをカメラで確認〇今後の対応海外で発生したバッフルフォーマボルトの照射誘起型応力腐食割れ事象に鑑み、⾧期的な信頼性を確保するという観点から、予防保全対策として炉内構造物一式を取り替える。
※照射誘起型応力腐食割れ（ＩＡＳＣＣ）
応力腐食割れは、材料、環境及び応力の３つの要因が重なると発生の可能性が生じるとされており、バッフルフォーマボルトは運転に伴って累積の中性子照射量が多くなることで材料が経年劣化し、応力腐食割れが発生する可能性がある。

1

炉心バッフル取付板

バッフルフォーマボルト

バレルフォーマボルト

バッフルフォーマボルト

回り止めピンの両端は炉心バッフルに溶接止め

炉心バッフル
取付板

回り止めピン

炉心バッフル
溶接止め

高浜1,2号機 炉内構造物取替工事〇燃料集合体の支持や制御棒の案内等の機能を有する上部・下部炉心構造物一式を、先行機※1で採用実績のある経年劣化対策を施した最新型のものに取替え※1:伊方1,2号機、玄海1,2号機、美浜3号機

主な改良点（上部炉心支持板）
 円筒胴付鋼製円板への変更により強度改善

旧炉内構造物2

新炉内構造物

鋼製円板
円筒胴付鋼製円板

上部炉心構造物

炉内構造物（バッフルフォーマボルト）
 ボルト首下部の形状変更（曲率半径の大きい緩やかな形状に変更）及びボルトの柄の⾧尺化により応力低減
 炉心バッフル取付板に冷却孔を設けることによりボルトの温度低減

約4.1ｍ

約3.9ｍ

R形状
炉心バッフル取付板

下部炉心構造物

約12.4ｍ

炉心バッフル

約35mm※2

緩やかな形状ボルト冷却孔（冷却材が通過）約97mm※2※2:代表的な寸法を記載（ラジアルサポートキー※） キーを大型化し、耐震性を向上
約10.0ｍ※下部炉心構造物を水平方向に拘束する燃料集合体

ラジアルサポート
キーの大型化

ボルト本数増加下部炉心支持板
原子炉容器

ラジアルサポートキー

原子炉容器
約4.4ｍ
約3.9ｍ

○工事計画:高浜１号機 2028年6月~2028年12月（第31回定期検査）
高浜２号機 2028年11月~2029年4月（第31回定期検査）

高浜1号機 炉内構造物取替工事の工程
旧炉内構造物搬出（1号機の例）
保管容器吊ふた取付

保管容器胴設置

仮設揚重設備①③旧炉内構造物吊上げ②保管容器下ふたスライド・取付

3

保管容器横倒し、搬出

反転ビーム

機器搬入口

③
ポーラークレーン

屋外

反転架台
吊ふた

仮設搬出設備②①下ふた新炉内構造物搬入
搬出工程詳細・保管容器吊ふた取付:ポーラークレーンで保管容器吊ふたを下降させ、ボルトで吊ふたと上部・下部炉心構造物を固定する。
・保管容器胴設置:原子炉格納容器内に設置する仮設揚重設備を用いて保管容器胴を前工程で取り付けた吊ふたに被せるよう設置する。
・旧炉内構造物吊上げ、保管容器下ふたスライド・取付:①仮設揚重設備を用いて吊ふたを上昇させ、吊ふたと胴をボルトで固定する。②下ふたを遠隔操作でスライドさせ、下ふたと胴をボルトで固定する。③旧炉内構造物を収納した保管容器を上昇させる。
・保管容器横倒し、搬出:保管容器に反転ビームを取り付け、反転架台に載せる。仮設揚重設備で吊下ろしながら反転架台を横引きすることにより横倒しする。横倒しした保管容器は仮設搬出設備を用いて屋外に搬出する。

①屋外から原子炉格納容器内へ
上部・下部を別々に搬入②輸送容器立て起し②①

キャビティフロアに吊下し後、①下部炉心構造物設置②上部炉心構造物設置②①

高浜1,2号機 炉内構造物保管庫設置工事

4【保管対象物】
・1,2号機の旧炉内構造物
・工事廃材（コンクリート廃棄物他）

約10ｍ【工事目的・概要】
高浜1,2号機の炉内構造物の取替えに伴い、旧炉内構造物および工事廃材（コンクリート廃棄物他）を保管するための保管庫（管理区域設定）を新設する。

旧炉内構造物（保管容器に収納した状態）

断面図

工事廃材（コンクリート廃棄物他）
設置予定地

炉内構造物保管庫設置予定地

平面図
炉内構造物保管庫および保管状況概略図（案）※:現在、詳細検討を進めており、数値等は変更することがある。

まとめ○ 5月28日に福井県との安全協定に基づき高浜1,2号機の原子炉容器内の炉内構造物取替計画に係る事前了解願いを提出○ 今後、原子炉容器内の炉内構造物取替に係る原子炉設置変更許可申請の準備を進める○ 現在、当社は7基体制による運転を行っており、大型工事の実施を含めた保守管理を計画的に実施していくことにより、原子力発電所の一層の安全性・信頼性の向上に努めていく

5

6

発電所の状況および許認可申請の状況について

7

発電所の状況（運転・定期検査の状況）○前回（５月１７日）のご報告以降、高浜１号機が６月２日より定期検査を開始○現在、７基中６基が運転している
2023年度発電所

10/25解列▼美浜
3号機

現時点 2024年度

第27回
定期検査

3月

第28回
定期検査

6月

▼4/7並列８８．５％▼10/27並列
8/31解列▼

９６．１％

第27回
定期検査

第27回
定期検査

８６．７％
▼8/2並列

第26回
定期検査

6/2解列▼

７４．５％

７９．０％
8月

９８．３％9月
12月

７６．１%
11月

７６．６％

第28回
定期検査

第29回
定期検査

第28回
定期検査

2月

1月

第29回
定期検査

７３．８％

８１．９％
1月

▼12/25並列

７６．６％
12/16解列▼
高浜
4号機

2月

第20回
定期検査

６６．２％
▼9/20並列

５５.２％
9/18解列▼

７７．８％
12月

第19回
定期検査

大飯
4号機

８３．９％
8月

第21回
定期検査

第20回
定期検査

大飯
3号機

高浜
3号機

5月

９３．０％
2/10解列▼高浜
2号機

2025年度▼1/20並列

７９．１％

高浜
1号機

▼:実績
▽:予定

第27回
定期検査

未定

８０．４％
第25回
定期検査

▼4/26並列

未定
5月

第26回
定期検査

９３．８％

未定
※定期検査:解列~並列※下段:設備利用率

１６．１%

高経年化技術評価に係る現行制度、新制度に基づく申請の状況

8○ 大飯３，４号機は、30年目の高経年化技術評価について、それぞれ2021年11月24日、2022年8月24日に現行制度による認可を得ていたが、2023年12月21日に、新制度に基づく申請を行い、2024年6月26日に認可を得た。
現行制度:①運転期間の延⾧認可制度、②高経年化技術評価制度から構成。運転開始30、50年時点では、②に基づき高経年化技術評価を実施。
運転開始40年時点では、①および②に基づき、特別点検の結果も踏まえた高経年化技術評価を実施。
新制度:①、②を組み合わせる形で統合し、運転開始30年から10年を超えない期間ごとに⾧期施設管理計画を策定し、認可申請することになっており、新制度が施行される2025年6月時点で30年を超えて運転しようとする場合、施行日までに認可を得る必要がある。

○ 現行制度に基づき審査が行われているプラント
運転開始日

申請日

認可期限

１９７４年１１月１４日

２０２３年１１月 ２日申請

２０２４年１１月１３日

運転開始日

現行制度による認可日

新制度に基づく申請予定時期

高浜２号機

１９７５年１１月１４日

２０１６年 ６月２０日

２０２４年 ７月中旬

高浜３号機

１９８５年 １月１７日

２０２４年 ５月２９日

２０２４年 ８月上旬

高浜４号機

１９８５年 ６月 ５日

２０２４年 ５月２９日

２０２４年 ８月上旬

美浜３号機

１９７６年１２月 １日

２０１６年１１月１８日

２０２４年 ８月下旬

高浜１号機

○ 新制度に基づく申請予定注）高浜1号機は、現行制度認可後、速やかに新制度で申請を実施、高浜2号機は、新制度での認可後（４０年目）、速やかに５０年目の申請を実施

美浜3号機 炉内構造物取替工事の状況
工事内容

Step

C蒸気発生器壁撤去（壁附随電線管等も撤去）

123

旧炉
内構造物
搬出イメージ【旧CIをCV外へ搬出】

美浜3号機 搬出イメージ図
原子炉格納容器

仮設揚重設備の設置

旧炉内構造物吊上げ・搬出

仮設揚重設備【旧CIを保管庫へ運搬】

機器搬入口

保管庫への移送及び仮設揚重設備撤去

4

保管容器

炉内構造物

567

新炉内構造物搬入

参考1

新炉内構造物を工場から出荷

原子炉容器【新CIの吊り込み】

輸送車両
仮設搬出入設備（EL32m機器搬入口から搬出入）

新炉内構造物の搬入・据付【工事期間】

C蒸気発生器壁復旧（壁附随電線管等も復旧）〇 2019年10月~2020年6月（第25回定期検査）

高浜1,2号機 炉内構造物取替工事の工程

参考2○原子炉格納容器内に仮設の揚重設備を設置した上で、原子炉容器上部に吊り下ろした保管容器に旧炉内構造物を収めて密閉し、保管容器を横倒しして、機器搬入口（２号機は仮開口）から搬出する。
○新炉内構造物は、搬出時と同じルートで原子炉格納容器内に搬入後、既設の天井クレーン（ポーラークレーン）を用いて設置する。
高浜１号機 搬出イメージ図

高浜２号機 搬出イメージ図（EL32m機器搬入口から搬出入）（外部遮へい壁及び原子炉格納容器に仮開口をあけて搬出入）

原子炉格納容器

原子炉格納容器
仮設揚重設備仮開口
屋外仮設揚重設備
仮設揚重設備

機器搬入口
炉内構造物
保管容器

原子炉容器
炉内構造物
原子炉容器

輸送車両
仮設搬出入設備

保管容器
輸送車両

高浜1,2号機 40年目の高経年化技術評価（照射誘起型応力腐食割れ）参考3〇40年目の高経年化技術評価
評価部位（バッフルフォーマボルト）と損傷想定箇所

・バッフルフォーマボルトについては、原子力安全基盤機構「照射誘起応力腐食割れ（IASCC）評価技術」事業で得られた最新知見を用いて評価した結果、運転開始後60年時点でのボルトの損傷本数は「日本機械学会 維持規格」に規定される管理損傷ボルト数（全体の20%）以下であり、安全に関わる機能を維持できる。
・運転開始60年時点で想定される経年劣化を仮定し、耐震安全性評価を実施した結果、全8段のうち2段目～7段目のバッフルフォーマボルト（全体の3/4）が折損したと仮定して、残るバッフルフォーマボルトに生じる地震時の発生応力を算出し、許容値を上回らないことを確認した。

炉心バッフル①
炉心バッフル取付板
炉心バッフル②炉心バッフル③炉心バッフル④炉心バッフル⑤炉心バッフル⑥

ボルト損傷
想定位置

バッフルフォーマボルトバッフルフォーマボルトの比較
プラント

高浜１，２号機、美浜３号機（CIR前）

参考4

高浜３，４号機、大飯３，４号機（標準型３，４ループプラント）

首下部形状

首下部形状

R形状

バッフルフォーマボルト

バッフルフォーマボルト

ﾊﾟﾗﾎﾞﾘｯｸ形状

ボルト冷却孔（バイパス流が通過）

ボルト形状

炉心バッフル取付板

炉心バッフルシャンク長さ炉心バッフル取付板

シャンク長さ［O-3,4イメージ図］

炉心バッフルＳＵＳ３１６ＣＷ

材質
首下部形状
曲率

R形状
R=2mm

パラボリック形状

シャンク⾧さ35mm

T34:35mm,O34:64mm※※シャンク長さは位置により異なるため、代表的な寸法を示す。

冷却材の流れについて

参考5

原子炉容器
原子炉容器上蓋

上部炉心支持板

炉心そう

燃料集合体

炉心バッフル:冷却材の流れ:下降流:上昇流

照射誘起型応力腐食割れの評価結果（高浜3,4号機PLM40審査資料抜粋） 参考6

第86回委員会
資料p13

高経年化技術評価（バッフルフォーマボルトの劣化評価）について「バッフルフォーマボルトの劣化について、現状どのようになっているのか(1/3)」

参考7○炉内構造物の構造
上部炉心構造物

原子炉容器

炉心そう
バッフルフォーマボルト

原子炉容器

上部炉心板
炉心そう

炉心バッフル取付板

炉心バッフル

バレル
フォーマ
ボルト

炉心バッフル
炉心バッフル
取付板

熱遮へい体
下部燃料集合体案内ピン
炉心バッフル

下部炉心支持柱

バッフルフォーマボルト
ﾊﾞｯﾌﾙ構造（炉心バッフル、炉心バッフル取付板）

下部炉心構造物

下部炉心板

第86回委員会
資料p14

高経年化技術評価（バッフルフォーマボルトの劣化評価）について「バッフルフォーマボルトの劣化について、現状どのようになっているのか(2/3)」〇照射誘起型応力腐食割れ（ＩＡＳＣＣ）
照射誘起型応力腐食割れの発生要因としては、材料、環境及び応力の３つの要因が考えられ、非常に高い中性子照射量を受けたステンレス鋼において発生する可能性がある。
〇バッフルフォーマボルト
燃料集合体に1次冷却材を流すための流路を形成する炉心バッフルと炉心バッフル取付板を締結している。
本数:1,088本／号機
材料:SUS316CW

応力要因

材料
要因
環境要因

応力腐食割れ発生の可能性【バッフルフォーマボルトの写真】【バッフルフォーマボルトの構造】
炉心バッフル取付板

参考8

首下部（高い応力がかかる箇所）

バッフルフォーマボルト
炉心バッフル〇当社プラントにおけるバッフルフォーマボルトの取替え状況
海外における不具合事例を踏まえ、⾧期的信頼性確保の観点から、
美浜1､2号機のバッフルフォーマボルト全数に当社バッフルフォーマボルト取替実績
ついて、材質等を改良したものに取り替えた。
美浜1号機 :2002年度
美浜2号機 :2000～2001年度

他社 炉内構造物の取替実績
伊方1号機 (2005年度)、伊方2号機(2006年度)、玄海1号機 (2005年度)、玄海2号機 (2008年度)〇高浜１、２号機バッフルフォーマボルトの健全性評価
原子力安全基盤機構「照射誘起応力腐食割れ（IASCC）評価技術」事業で得られた最新知見を用いて評価した結果、高浜１、２号機の運転開始後６０年時点でのボルトの損傷本数は「日本機械学会 維持規格」に規定される管理損傷ボルト数（全体の20%）以下であり、安全に関わる機能を維持できることを確認。

高経年化技術評価（バッフルフォーマボルトの劣化評価）について「バッフルフォーマボルトの劣化について、現状どのようになっているのか(3/3)」

第86回委員会
資料p15

参考9

〇現状保全
・ 定期的に炉内構造物の可視範囲に対して水中カメラによる目視確認を実施し、異常のないことを確認。
・ バッフルフォーマボルトに対して、高浜1号機は第13回定期検査時(1991～1992年度)、第17回定期検査時(1997年度)に、高浜2号機は第15回定期検査時(1995年度)に、超音波探傷検査を実施し、有意な欠陥のないことを確認。
0°

炉心そう

炉心バッフル取付板

バッフルフォーマボルト
炉心バッフル270°

炉心バッフル

180°

廻り止めピン90°

高浜１号機第13回定期検査
高浜２号機第15回定期検査
高浜１号機第17回定期検査【超音波探傷検査実施範囲※】※:炉心の対称性を勘案し、各定期検査でバッフルフォーマボルト全数の１/２に対して検査を実施

廻り止めピンの両端は炉心バッフルに
溶接止め

超音波探傷プローブ【検査装置概略図】

溶接止め〇高経年化への対応
・炉内構造物の照射誘起型応力腐食割れに対しては、可視範囲について定期的に水中テレビカメラによる目視確認を実施し、炉心バッフル等の過度の変形やボルト脱落など異常のないことの確認を実施していく。
・予防保全の観点から、今後、炉内構造物の一式取替等を計画している。

第96回委員会
資料p16

高浜1,2号機バッフルフォーマボルトの目視点検結果

参考10【原子力安全専門委員会の指摘（第94回:2019年３月）】〇次の目視点検を実施するまでの期間、本当に安全性が担保できるのかについて、データとしてまとめていただきたい。（バッフルフォーマボ
ルトに損傷が発生していた場合、ボルトの頭部が炉内に脱落し燃料を損傷させる可能性があることから、次回定期検査までの運転期間中に脱落等が発生しないか評価を行う必要がある。）〇バッフルフォーマボルト目視点検
バッフルフォーマボルト（BFB）の頭部及び回り止めピンを水中カメラにより全数（1088本）点検した結果、異常がないことを確認した。

23.7mm※炉内構造物の組立て時に、回り止めピンを取り付ける溝にその溝の幅より少し径が大きいピンを押し込んで固定する。

ＢＦＢ、回り止めピン概略図

点検結果（例）BFB頭部及び回り止めピンの至近の目視点検実績
第27回

第26回 第22回 第20回
１号機 （今停止期間）
2020年
2009年 2004年 2001年
第27回
第25回 第22回 第21回
２号機 （今停止期間）
2011年

2009年 2004年 2003年※下部炉内構造物は原子炉容器に設置したまま、BFBの点検を実施した。

BFB目視点検概略図

第96回委員会
資料p17

高浜1,2号機バッフルフォーマボルト回り止めピンの健全性評価結果 参考11

〇回り止めピン健全性評価
モックアップ試験により測定した流体励振力を用いて、回り止めピンの保持力の評価及び溶接部の疲労評価を行った結果、BFBが破断しても回り止めピンが健全であればBFBが異物になる可能性が低いことを確認した。
テストセクション

燃料集合体

BFB頭部が損傷した場合を想定

ホールドタンク
流量計

ロードセル

模擬バッフル板

循環ポンプ

テストセクション

模擬燃料集合体

模擬燃料集合体

模擬バッフル板

テストセクション概要図
ポンプからテストセクションまで
テストセクションからポンプまで

常温用 テストセクション

1体流水試験用テストセクション■回り止めピンによる保持力の評価
・BFB頭部に作用する流体励振力をモックアップ試験により測定した。
・ボルト頭部と回り止めピンのしまりばめを模擬して摩擦力（保持力）を解析により求めた。
⇒流体励振力に対して保持力は十分大きく、流体励振力によりボルト頭部と回り止めピンの間に滑り・摩耗が生じる可能性は低いと考えられる。

■回り止めピン溶接部の疲労評価
・モックアップ試験で得られた流体励振力を用いて、回り止めピン溶接部に生じる応力を解析により求めた。
⇒溶接部の応力は疲労限を下回るため、疲労割れは生じないと考えられる。