東海第二発 電所

工事 計画審査資 料

資 料 番 号

補足-330改2工事計画に係る補足説明資料
その他発電用原子炉の附属施設のうち
補足-330【緊急時対策所の居住性に関する説明書に係る補足説明資料
緊急時対策所の居住性に関して、換気設備の運転、フィルタ表面からの線量率等、被ばく線量及び必要空気ボンベ本数等について】

平成 30 年 10 月
日本原子力発電株式会社

補足-330-1【緊急時対策所の居住性に関する補足説明資料
緊急時対策所の居住性について】

7.

気象資料の代表性について(1)

はじめに本評価に当たっては，東海第二発電所敷地内で2005年度に観測された風向，風速等を用いて線量評価を行っている。本補足資料では，2005年度の気象データを用いて線量評価することの妥当性について説明する。

(2)

本評価において2005年度の気象データを用いた理由
新規制基準適合性に係る設置変更許可申請に当り，添付書類十に新たに追加された炉心損傷防止対策の有効性評価で，格納容器圧力逃がし装置を使用する場合の敷地境界における実効線量の評価が必要となった。その際，添付書類六に記載している1981年度の気象データの代表性について，申請準備時点の最新気象データを用いて確認したところ，代表性が確認できなかった。このため，平常時線量評価用の風洞実験結果（原子炉熱出力向上の検討の一環で準備）＊が整備されている2005年度の気象データについて，申請時点での最新気象データにて代表性を確認した上で，安全解析に用いる気象条件として適用することにした。これに伴い，添付書類九（通常運転時の線量評価），添付書類十（設計基準事故時の線量評価）の安全解析にも適用し，評価を見直すこととした（別添1参照）。
注記＊：線量評価には「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」（以下，気象指針という。）に基づき統計処理された気象データを用いる。また，気象データのほかに放射性物質の放出量，排気筒高さ等のプラントデータ，評価点までの距離，排気筒有効高さ（風洞実験結果）等のデータが必要となる。

風洞実験は平常時，事故時の放出源高さで平地実験，模型実験を行い排気筒の有効高さを求めている。平常時の放出源高さの設定に当たっては，吹上げ高さを考慮しており，吹上げ高さの計算に2005年度の気象データ（風向別風速逆数の平均）を用いている。
これは，2011年3月以前，東海第二発電所において，次のように2005年度の気象データを用いて原子炉熱出力の向上について検討していたことによる。
原子炉熱出力向上に伴い添付書類九の通常運転時の線量評価条件が変更になること（主蒸気流量の5 ％増による冷却材中のよう素濃度減少により，換気系からの気体状よう素放出量の減少等，別添2参照），また，南南東方向（常陸那珂火力発電所方向），北東方向（海岸方向）の線量評価地点の追加も必要であったことから，中立の大気安定度の気流条件での風洞実験を新たに規定した「（社）日本原子力学会標準

発電用原子炉施設の安全解析における放出源の有効高さを求めるための風洞実験実施基準：2003」に基づき，使用済燃料乾式貯蔵建屋，固体廃棄物作業建屋等の当初の風洞実験（1982年）以降に増設された建屋も反映し，2005年度の気象データを用いて風洞実験（別添3参照）を実施した。
東海第二発電所の添付書類九では，廃止措置中の東海発電所についても通常運転状態を仮定した線量評価を行っている。この評価においては，1981年度と2005年度の気象データから吹上げ高さを加えて評価した放出源高さの差異が，人の居住を考慮した線量評価点の7-1

うち線量が最大となる評価点に向かう風向を含む主要風向において僅かであったため，従来の風洞実験(1982年)の結果による有効高さを用いることにした（別添4参照）。

(3)

2005年度の気象データを用いて線量評価することの妥当性
線量評価に用いる気象データについては，気象指針に従い統計処理された1年間の気象データを使用している。気象指針（参考参照）では，その年の気象がとくに異常であるか否かを最寄の気象官署の気象資料を用いて調査することが望ましいとしている。
以上のことから，2005年度の気象データを用いることの妥当性を最新の気象データと比較し，以下の(a)(b)について確認する。
(a)

想定事故時の線量計算に用いる相対濃度(b)

異常年検定(4)想定事故時の線量計算に用いる相対濃度と異常年検定の評価結果(a)

想定事故時の線量計算に用いる相対濃度の最新の気象との比較
想定事故時の線量計算に用いる相対濃度について，線量評価に用いる気象（2005年度）と最新の気象（2015年度）との比較を行った。その結果，2005年度気象での相対濃度＊は2.01×10-6 s/m3，2015年度気象では2.04×10-6 s/m3である。2005年度に対し2015年
度の相対濃度は約1 ％の増加（気象指針に記載の相対濃度の年変動の範囲30 ％以内）であり，2005年度の気象データに特異性はない。
注記＊：排気筒放出における各方位の1時間毎の気象データを用いた年間の相対濃度を小さい方から累積し，その累積頻度が97 ％に当たる相対濃度を算出し，各方位の最大値を比較

(b)

異常年検定

ⅰ. 検定に用いた観測記録検定に用いた観測記録は第7−1表のとおりである。
なお，参考として，最寄の気象官署（水戸地方気象台，小名浜特別地域気象観測所）の観測記録についても使用した。

7-2第7−1表検定に用いた観測記録

統計年＊1

検定年

観測地点＊2① 2001年4月〜2013年3月

・敷地内観測地点（申請時最新10年分の気象データ）

2005年度：（地上高10 m,81 m,140 m）
・敷地内観測地点

2005年4月〜（地上高10 m,81 m,140 m）② 2004年4月〜2016年3月

2006年3月＜参考＞（最新10年分の気象データ）

・水戸地方気象台
・小名浜特別地域気象観測所

注記＊1：2006年度は気象データの欠測率が高いため統計年から除外＊2：敷地内観測地点地上81 mは東海発電所の排気筒付近のデータであるが，気象の特異性を確認するため評価
ⅱ. 検定方法
不良標本の棄却検定に関するＦ分布検定の手順により異常年検定を行った（別添5参照）。
ⅲ. 検定結果（①〜⑯棄却検定表参照）

検定結果は第7−2表のとおりであり，最新の気象データ（2004年4月〜2016年3月）を用いた場合でも，有意水準（危険率）5 %での棄却数は少なく，有意な増加はない。また，最寄の気象官署の気象データにおいても，有意水準（危険率）5 %での棄却数は少なく，2005年度の気象データは異常年とは判断されない。

第7−2表

検定結果
棄却数

敷地内観測地点
検定年

統計年＊1

参考
小名浜特地上高

地上高

地上高

水戸地方

10 m

81 m＊2140 m

気象台

①1個

0個

3個

−−

②3個

1個

4個

1個

3個

別地域気象観測所

2005年度

注記＊1：①：2001年4月〜2013年3月（申請時最新10年分の気象データ）②：2004年4月〜2016年3月（最新10年分の気象データ）
2006年度は気象データの欠測率が高いため統計年から除外＊2：敷地内観測地点地上81 mは東海発電所の排気筒付近のデータであるが，気象の特異性を確認するため評価

7-3

(5)

異常年検定による棄却項目の線量評価に与える影響
異常年検定については，風向別出現頻度17項目，風速階級別出現頻度10項目についてそれぞれ検定を行っている。
線量評価に用いる気象（2005年度）を最新の気象データ（2004年4月〜2016年3月）にて検定した結果，最大の棄却数は地上高140 mの観測地点で27項目中4個であった。棄却された項目について着目すると，棄却された項目は全て風向別出現頻度であり，その方位はＥＮＥ，Ｅ，ＥＳＥ及びＳＳＷである。
ここで，最新の気象データを用いた場合の線量評価への影響を確認するため，棄却された各風向の相対濃度について，2005年度と2015年度を第7−3表のとおり比較した。
ＥＮＥ，Ｅ及びＥＳＥについては2005年度に対し2015年度は0.5〜0.9倍程度の相対濃度となり，2005年度での評価は保守的な評価となっており，線量評価結果への影響を与えない。なお，ＳＳＷについては2005年度に対し2015年度は約1.1倍の相対濃度とほぼ同等であり，また，ＳＳＷは頻度が比較的低く相対濃度の最大方位とはならないため線量評価への影響はない。

第7−3表
風向

棄却された各風向の相対濃度の比較結果

相対濃度※（s/m3）

相対濃度＊（s/m3）（2005年度）：Ａ（2015年度）：Ｂ

1.456×10-6

1.258×10-60.864-6-60.510

ＥＮＥＥ

1.982×10

ＥＳＥ

1.810×10-6

1.062×10-60.587

ＳＳＷ-6-61.123

注記

1.265×10

1.010×10比（Ｂ/Ａ）

1.421×10＊：燃料集合体落下事故を想定した排気筒放出における，各方位の1時間毎の気象データを用いた年間の相対濃度を小さい方から累積し，その累積頻度が97％に当たる相対濃度を算出

(6)

結論

2005年度の気象データを用いることの妥当性を最新の気象データとの比較により評価した結果は以下のとおり。
(a)

想定事故時の線量計算に用いる相対濃度について，線量評価に用いる気象（2005年度）と最新の気象（2015年度）での計算結果について比較を行った結果，気象指針に記載されている相対濃度の年変動（30 ％以内）の範囲に収まり，2005年度の気象データに特異性はない。

(b)

2005年度の気象データについて申請時の最新気象データ（2001年4月〜2013年3月）及び最新気象データ（2004年4月〜2016年3月）で異常年検定を行った結果，棄却数は少なく，有意な増加はない。また，気象指針にて調査することが推奨されている最寄の気象

7-4

官署の気象データにおいても，2005年度の気象データは棄却数が少なく，異常年とは判断されない。
(c)

異常年検定にて棄却された風向の相対濃度については，最新気象データと比べて保守的，あるいは，ほぼ同等となっており，線量評価結果への影響を与えない。
以上より，2005年度の気象データを線量評価に用いることは妥当である。

7-5

7-6

7-7

7-8

7-9

7-10

7-11

7-12

7-13（参考）

「発電用原子炉施設の安全解析に関する気象指針」の解説X.での記載

1．気象現象の年変動
気象現象は，ほぼ1年周期でくり返されているが，年による変動も存在する。このため，想定事故時の線量計算に用いる相対濃度についてその年変動を比較的長期にわたって調査してみると，相対濃度の平均値に対する各年の相対濃度の偏差の比は，30 ％以内であった。
このことから，1年間の気象資料にもとづく解析結果は，気象現象の年変動に伴って変動するものの，その程度はさほど大きくないので，まず，1年間の気象資料を用いて解析することとした。
その場合には，その年がとくに異常な年であるか否かを最寄の気象官署の気象資料を用いて調査することが望ましい。また，2年以上の気象資料が存在する場合には，これを有効に利用することが望ましい。

7-14

別添1
安全解析用気象データ及び風洞実験結果変更経緯について

新規制基準適合性審査変更申請

添付書類十ＬＯＣＡ時注水機能喪失での格納容器圧力逃がし装置／耐圧強化ベント系からの放出の実効線量評価が必要になった。

添付書類六
従来の安全解析用の気象データ(1981年度)の代表性が示せないことが分かった。

原子力学会風洞実験
実施基準:2003制定

新風洞実験結果
過去に原子炉熱出力向上の検討のために，2005年度の気象データ(代表性確認済)を用いた平常時の風洞実験を実施していた。事故時の風洞実験も実施しており，最新データを申請に反映するため，これを利用することとした。

平常時，事故時の風洞実験結果があり，代表性が確認されている2005年度のデータを安全解析用の気象データとすることにした。

添付書類六・2005年度の気象データに変更

本文九号
添付書類九・2005年度の気象データ，新風洞実験結果を用いた評価に変更

7-15

本文十号
添付書類十(重大事故の評価も含む)
・2005年度の気象データ，新風洞実験結果による相対濃度，相対線量を用いた評価に変更

別添2
平常時の気体状よう素放出量について平常時の気体状よう素放出量の主要な放出経路である換気系からの放射性よう素放出量は，「発電用軽水型原子炉施設周辺の線量目標値に対する評価指針」に基づき，換気系の漏えい係数に冷却材中の放射性よう素濃度を乗じて求めている。
一方，冷却材中の放射性よう素濃度は，次式により求めている。例えば，ここで主蒸気流量ＦＳが増加した場合γが増加するため，放射性よう素濃度は減少する。

Ｉi :核種iの炉心燃料からの漏えい率（Bq/s)
ｆ :全希ガス漏えい率（1.11×1010）
Ｙi :核種iの核分裂収率（％）
λi :核種iの崩壊定数（s-1）
Ａi :核種iの冷却材中濃度（Bq/g)
Ｍ :冷却材保有量（g）
β :原子炉冷却材浄化系のよう素除去率（s-1）

ＤＦ:原子炉冷却材浄化系の除染係数
ＦＣ:原子炉冷却材浄化系流量（g/s)γ :よう素の主蒸気への移行率（s-1）

ＣＦ:よう素の主蒸気中への移行割合
ＦＳ:主蒸気流量（g/s)
前述の換気系の漏えい係数は変わらないため，放射性よう素濃度の減少に伴い気体状よう素放出量は減少する。

7-16

別添3
東海第二発電所風洞実験結果の概要について

風洞実験結果は，参考文献「東海第二発電所大気拡散風洞実験報告書」（平成25年12月，三菱重工業株式会社）で公開している。風洞実験結果の概要を以下に示す。
なお，風洞実験は「（社）日本原子力学会標準

発電用原子炉施設の安全解析における放出源の有効高さを求めるための風洞実験実施基準」（2003年6月，社団法人 日本原子力学会）に基づき実施している。
その後，風洞実験実施基準:2003は改訂され風洞実験実施基準:2009が発刊されているが，実験の要求事項は変更されておらず，複雑地形の発電所で風洞実験で求めた有効高さを用いて大気拡散評価を行う際の留意点，野外拡散実験結果と野外拡散条件を模擬した風洞実験結果を用いて平地用の基本拡散式（ガウスプルーム拡散式）で評価した結果の比較等の参考事項が追加されたもので，2005年に実施した風洞実験結果は風洞実験実施基準:2009も満足している。
1.

実験手順

(1)

大気安定度で中立（Ｃ〜Ｄ）＊に相当する条件になるように風洞実験装置(第1図参照)内の気流（風速分布，乱流強度分布）を調整する（第2図参照）。

(2)

排気筒有効高さを決定するスケールを作成するため，風洞実験装置内に縮尺模型を入れないで高度を変えて模型排気筒からトレーサガス（ＣＨ４）を放出し，地表濃度を測定する
平地実験を実施する（第3図参照）。

(3)

風洞実験装置内に縮尺模型（1／2000，風下10km）を入れ，所定の高度の模型排気筒からトレーサガスを放出し，地表濃度を測定する模型実験を行い平地実験結果と照合し，排気筒有効高さを求める（第4図参照）。これにより，建屋，地形の大気拡散に及ぼす影響を把握する。

第1図 風洞実験装置

注記＊：風洞実験の気流条件を大気安定度で中立相当にする効果について
風洞実験装置内の気流は，風洞測定部入口付近に設置した表面粗度模型で調整している。初期の風洞実験では，アングル鋼等を用いて気流の乱れを与えており，中立よ7-17

りも安定側の気流状態になっていたが，風洞実験の知見が蓄積されるに従い専用の表面粗度模型（スパイア）が製作，採用されるようになり，風洞実験実施基準を制定した時期には中立相当の気流状態に調整できるようになった。
このため，放出源高さが同じ事故時の排気筒有効高さを比較すると，1982年の風洞実験の80〜110 mに対し，今回は95〜115 mと高く評価されている。今回の風洞実験では中立の大気安定度（Ｃ〜Ｄ）を再現したため，建屋模型がない平地の気流の乱れが大きくなり，建屋模型の追加により生じる気流の乱れの影響が相対的に小さく，見掛け上の放出源高さの減少が小さくなったためと推定される。前回は，Ｄ〜Ｅの大気安定度に相当する気流の乱れであり，建屋模型の追加で生じる気流の乱れが大きく作用して，見掛け上の放出源高さの減少が大きくなったと考えられる。
一方，平常時の排気筒有効高さを比較すると，1982年の風洞実験の120〜180 mに対し，今回は150〜220 mと高く評価されている。これは，上記の気流の調整方法の違いによる影響に加え，気象データの変更及び吹出し速度の増加（14 m/sから16 m/sに増加）により模型実験時の放出源高さが大きくなった影響によると推定される。
第5図及び第6図に1982年の平地実験の結果，模型実験結果の一例を示す。

7-18

2.

放出源高さ
放出源高さは，事故時は通常の換気系は運転されないと想定し，排気筒実高Ｈ01＝ＨＳ，平常時は換気系の運転による吹上げ効果を考慮し，次式のように排気筒実高に吹上げ高さを加えた放出高さＨ02とする。ここで，1/Ｕには，2005年度の気象データを用いた。第1表に風洞実験の放出源高さを示す。
Ｈ02＝ＨＳ＋ΔＨ

W
DU

ΔH

3ＨＳ

：排気筒実高（m）

Ｄ：排気筒出口の内径（m）

Ｗ：吹出し速度（m／s）

1/Ｕ：風速逆数の平均（s／m）

第1表

放出源高さ

7-19

3.

排気筒有効高さ
縮尺模型を入れない平地実験と縮尺模型を入れた模型実験（平常時及び事故時）の結果か
ら，第4図のように求めた排気筒有効高さを第2表に示す。
第2表

排気筒有効高さ

7-20

注）野外の相当高さで400mまでは風速分布，乱れ分布を再現する。

注）鉛直方向拡散幅は大気安定度が中立に相当する値（Ｃ〜Ｄ）になっている。水平方向拡散幅もほぼ大気安定度が中立に相当する値（Ｃ〜Ｄ）になっている。
第2図

気流条件調整結果

7-21注)プロットがないカーブ
は，実験結果から内挿して求めている。

第3図

平地実験結果7-22

ｚ

評価距離以遠で最小と評価される放出源
高さを排気筒有効高さとする⇒190 m

第4図

排気筒有効高さの求め方（風向：Ｓ，平常時の例）

7-23

１０００１００１０１

第5図

1982年風洞実験の平地実験結果

7-24

非居住区域境界

評価距離以遠で最小と評価される放出源
高さを排気筒有効高さとする
⇒160m

注）

○は参考評価第6図

1982年風洞実験の模型実験結果の一例（風向：Ｓ，平常時の例）

7-25

別添4
東海発電所の排気筒有効高さについて

東海第二発電所の添付書類九では，廃止措置中の東海発電所についても通常運転状態を仮定した線量評価を行っている。ここでは，排気筒有効高さは1982年に実施した風洞実験結果を使用している。
風洞実験実施基準：2003の解説「2.原子炉増設の際の実験の必要性について」＊1では，建屋配置から増設建屋の影響が大きいと考えられる，既設・増設建屋の並びに直角な風向と，既設排気筒と増設建屋を結ぶ風向で風洞実験を行い，有効高さの変動が10 ％以内であれば従来の風洞実験結果を継続使用できるとしている。これを参考に，平常時の線量評価にあたり人の居住を考慮した希ガスによる線量評価点のうち線量が最大となる評価点（ＳＷ方向）に向かう風の風向を含む主要風向において，風洞実験で用いる放出源高さを1981年度と2005年度気象データから求め比較した結果＋5〜−3 ％と変動が10 ％以内であった。放出源高さと有効高さはほぼ比例である＊2ため有効高さの変動も10 ％以内に収まると推定されることから，1982年に実施した風洞実験結果を用いることにした。これに対し，東海第二発電所は＋6〜＋14 ％と10 ％を超えていた（下表参照）。
東海発電所
風向着目方位NSNNENE
ENEEESE1981年度データ(1982年風洞実験)

2005年度データ

放出高さ変動割合(%)

風向頻度(%)(2005年度)

53.79

吹上げ高さ(m)

放出高さ(m)

吹上げ高さ(m)

放出高さ(m)

45126

51132

SSW

30111

35116

56.60

SW2610725106-117.88

WSW

40

121

36

117

-38.95

W

51

132

48

129-24.32

WNW

66

147

60

141-42.77

SE

NW

49

130

56

137

52.75

SSE

NNW

34

115

47

128

114.16

S

N

35116

40

121

44.88

SSW

NNE

36117

52

133

132.43

排気筒直径(m)2.7←

吹出し速度(m/s)

16←

排気筒高さ(m)

81

←

7-26

（参考)
東海第二発電所
風向注記

着目方位

1981年度データ(1982年風洞実験)

2005年度データ(2007年風洞実験)

吹上げ高さ(m)

放出高さ(m)

吹上げ高さ(m)

放出高さ(m)

放出高さ変動割合(%)

風向頻度(%)(2005年度)

NS

73

213

91

231

83.52

NNE

SSW

43183

69

209

146.67
18.41

NESW

34174

451856ENE

WSW

51

191

65

205

79.80

EW

69

209

86

226

85.55

ESE

WNW

81

221102242

103.66

SE

NW

56

196

106

246

263.09

SSE

NNW

44

184

78

218

183.32

S

N

51

191

67

207

84.99

SSW

NNE

47187

86

226

213.13

排気筒直径(m)4.5←

吹出し速度(m/s)

1416

排気筒高さ(m)140←＊1：風洞実験実施基準：2003解説抜粋①②①②＊2：1982年東海発電所風洞実験時の放出源高さと有効高さの関係
平常時風洞実験時の放出源高さと有効高さは，下図のようにほぼ比例関係にあると認められる。これから，放出源高さが10 ％変動したとしても，有効高さの変動は10 ％以内に収まると推定される。
7-27

近似式+10%

近似式−10%7-28

別添5
異常年検定法の概要について

Ｆ分布検定の手順により異常年検定を行った。
この検定方法は，正規分布をなす母集団から取り出した標本のうち，不良標本と見られるものをX０(検定年)，その他のものをX１，X２，X３，…Xi，…Xn(比較年)とした場合，X０を除く他のとして，標本の分散から見てX０と との差が有意ならばX０を棄ｎ個の標本の平均を却とする方法である。検定手順を以下に示す。
(1)

仮説:不良標本 X0 と他の標本（その平均値） との間に有意な差はないとする。

(2)

分散比 F0 を計算する。

(3)

検定年は 1 年，比較年は 10 年，有意水準（危険率）は 5 ％として，Ｆ分布表の F 境界値（(4)）を求める。

F0 と F 境界値を比較して，F0＜F 境界値であれば仮説は採択する。具体的には，次のように棄却限界の上限値と下限値を求め，その範囲に検定年 X0 が収まっているかを確認して検定している。

7-29

11. 対策要員の交代における被ばく線量について(1)

緊急時対策所の居住性に係る被ばく評価
緊急時対策所の居住性に係る被ばく評価では，緊急時対策所が，重大事故発生時に対処するための対策要員が7日間滞在したとしても100 mSvを超えない設計であることを確認している。
審査ガイドでは，交代要員及び安定よう素剤の服用等の実施体制が整備されている場合は考慮してよいこととなっているが，緊急時対策所の設計としてはこれらの対策を考慮していない。

(2)

交代に伴う被ばく線量
事故発生初期から対策を行っていた要員が交代する時は，緊急時対策所から出て発電所構外へ移動することになるため，参考として，交代時の被ばく線量を以下のとおり概略評価した。

(3)

交代に伴う被ばく線量の概略評価
東京電力ホールディングス株式会社がホームページで公表している福島第一原子力発電所構内のサーベイデータ（福島第一原子力発電所サーベイマップ（建屋周辺））では，発電所敷地内の線量率（平成23年3月23日時点）は，0.6 mSv/hから130 mSv/hまでの範囲で分布している。
そこで，交代時の被ばく線量を福島第一原子力発電所構内のサーベイデータの内最も高い線量率の値を基に，15分間移動したとして概略評価した。
評価の結果，外部被ばく線量は約33 mSvとなる。なお，対策要員の交代は高線量プルー
ム通過中は行わず，被ばく低減の観点からマスクを着用することから，交代に伴う内部被ばくの影響は十分小さいと考えられる。

11-1