第章

1

人工島式海上立地の概要と技術的な課題

第１章

人工島式海上立地の概要と技術的な課題 ● 目

次我孫子研究所

副 所 長

西好一

上席研究員

研究参事

鹿島遼一

前我孫子研究所
１−１

海上立地とは …………………………………………………………………………………………………………………9

１−２

国内外における海上立地発電所構想 ………………………………………………………………………………………9１−３

海上立地方式の種類………………………………………………………………………………………………………11

１−４

人工島建設の歴史…………………………………………………………………………………………………………13

１−５

原子力発電所人工島式海上立地の技術課題……………………………………………………………………………14

西好一（1975年入所）
地盤工学を専門とし、各種電力施設の立地・建設技術にかかわる研究に従事している。
新立地技術の研究には立ち上げの段階から参加し、特に第四紀地盤立地、人工島立地について、地盤調査・評価法や地盤の地震時安定性、立地の成立性評価などの研究を行ってきた。現在、土木学会でまとめた新立地技術の体系化を踏まえ、通産省主催の委員会にて国の指針作成に協力している。

8鹿島 遼一（1964年入所。1999年６月退職）
火力・原子力発電所の沿岸立地に伴う耐波設計、海浜変形対策などの海岸工学課題に従事。海上立地技術については、当所の研究の端緒となった昭和50年代の国からの受託研究以来一貫して関わった。電力共通研究成果などに基づいて、土木学会原子力土木委員会にお け る 人 工 島 式 立 地 技 術 の 体 系 化（ 1 9 9 6 、1999）に尽力した。現在、ñシー・アール・エス取締役副社長。

１−１

人工島や防波堤による波の遮蔽効果により陸との間に海上立地とは、海洋空間を利用した立地方式の総称で利用価値の高い静穏海域が生まれる。

ある。大別すると、海底地盤に基礎を構築し、構造物ならびに構造物に作用する外荷重を支持させる着底式と、ª在来立地方式に比べて波浪などの海象条件が発電所の安全性に与える影響が大きくなる。

浮力を利用して構造物を浮揚させる浮体式の２種類に区分することができる。
原子力発電所を対象とした海上立地を考える時、その特徴として次のような点が挙げられる。
∏

立地地点選択の自由度が大きい。特に電力需要地への近接が図りやすい。

π

陸域の土地利用への影響が少なく、発電所からの離隔距離もとりやすい。

∫海上立地とはº

海岸変形・漁業や船舶の航行などに与える影響を検討しておく必要がある。
このように、海上立地方式は∏、π、∫のような大きな長所を有した我が国に適した立地方式であり、ª、ºのような安全面・環境面などからの課題への対応により、原子力発電所の立地方式として充分実現可能な方式であるものと言える。

陸に近接した比較的浅海域に立地する場合、発電所

１−２

国内外における海上立地発電所構想

今までに、発電所の海上立地構想が提案され、その成立性に関して我が国および世界各国でかなり以前より検討されてきた。

先駆けて沖合原子力発電所構想を創出し、その成立性に関する予備的な調査を行ってきた。
また、実現はしなかったものの、許認可申請まで漕ぎ周知の通り、関西電力により埋立て人工島式による火着けたものとして、米国の Off-shore Power Systems 社

力発電所が建設され、1984 年より運転を開始している。

（OPS 社）が浮揚式海上立地原子力発電所を大西洋岸にまた、湾内ではあるが埋立て地である東扇島でも東京電建設することを計画したプロジェクトがある。

力により大規模な LNG タンク基地および火力発電所が建設され、運転がなされている。

これらの海上立地構想を一覧表としてまとめたものが
表 1-2-1 である。

原子力発電所について、電力中央研究所では他機関に

電中研レビュー No.42 ● 9

10構想例提案者型式○○

電力中央研究所・大成建設
電力中央研究所・大成建設
国井大蔵・三井建設
運輸省・経団連・鋼材倶楽部
運輸省・経団連・鋼材倶楽部
運輸経済研究センター
運輸省港湾局
関西電力
資源エネルギー庁
機械振興協会
ハワイ大学J. P. Craven
新発電方式総合調査委員会
新発電方式総合調査委員会
神戸市
日本鋼管
Soros Associates
運輸省航空局
石油公団
石油公団
石油公団

16 沖合原子力発電所

17 沖合人工島石炭クリーンエネルギー基地構想
18 埋立式石炭火力発電所（沖合人工島構想）
19 浮体式石炭火力発電所（沖合人工島構想）
20 沖合防波堤併用石炭火力発電所
21 洋上石炭エネルギー基地
22 御坊火力発電所
23 洋上発電所
24 洋上火力発電所
25 フローティング式100MW洋上石炭火力発電プラント
26 着底式海上火力発電所
27 浮揚式海上火力発電所
28 神戸ポートアイランド*）
29 扇 島*）30 Offshore Brazillian Artficial Island*）31 関西新空港（埋立式）*）
32 白島地区洋上石油備蓄システム*）33 上五島地区洋上石油備蓄システム*）34 志布志地区洋上石油備蓄システム*）
○
○
○ ○

○
○
○
○

○

○
○

○

○

○

○

○
○
○

○
○

○

○

○

− 15
○ ○ −20〜−50−20、−50○○ −20、−50− 30○○ −20〜−25−10〜−17
○
− 50
○
− 20
○
−
○
− 30
○
−100
○
−10〜−15○
0〜−15○− 7〜−20○− 20○○ −10〜−25○ −20〜−35− 5〜−12
○

○

○− 20

○
○
○
○
○

○
○
○
○
○

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○

○

○ ○
○
○
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○
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○ ○

○

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○

−○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
− 10

0〜−20
−
○ −100〜150− 12〜145− 30−100○ −9.2〜12.8− 10○−−100○−100−11.2

○
○
○
○
○
○
○

○

階 階段 段

○

○

（m）

究 施

○

○

○

○

浮 潜 防 防揚 水 護 護式 式

設置水深

研 実

開発状況

○

○

○

防護型式
浮体式 一 二工 場
製 作 重 重○15 沖合原子力発電所＊）印は発電所の例ではないが、大規模かつ実施段階の例であるので掲載した。

造
沈設式
工 場
製 作

○

○
○
○
○

構
築島・
沈
備 埋 杭 沈ケ 海 設
複設ー 底 合蓄 立式 式 式ソ 式 式
ン

洋 築島式
現 地
上 施 工

○

海上
都市・海
上空港

○

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

火力
発電所利用目的

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

原子
力発電所

比較的大規模な海上立地発電所構想・プロジェクトの例¸

電力中央研究所・東芝・日立・三菱
1 浮揚式原子力発電所
C. E. G. B（イギリス中央発電庁）
2 洋上原子力発電所
3 ニュークリア・フローティング・アイランド（NUFIS） 日本原子力研究所（JAERI）
Haecon N. Y.
4 Artificial islands off the Beligian Coast藤井 徹
5 着底式海上発電所
機械振興協会
6 洋上原子力発電所
Offshore Power Systems Inc
7 Atlantic Generating Station
オークリッジ国立研究所（ORNL）
8 耐震性のある浮上型原子力発電所
Sunders Nucleur Corp.
9 Tuned Sphere
新発電方式総合調査委員会
10 浮揚型海上原子力発電所
新発電方式総合調査委員会
11 海底原子力発電所
小林健三郎
12 築島型原子力発電所
The Metropolitan Water District of
13 Bolsa Island ProjectSouthern California
森田定市
14 海底原子力発電所号番

想構

表1-2-1考MOSES計画 DSPC-¿型
BWR型 1200MW×24基
MOSES計画 DSPC-À型
BWR型 750MW×5基
1000MW×2基
1000MW×3基
1000MW×3基
500MW×4基
1000MW×3基
600MW×3基
250MW、500MW、1000MW
600MW×4基
50MW×3基600MW×4基
600MW×4基

PWR型 1800MW

PWR、BWR型 1100MW×2基
PWR型 1250MW×2基
PWR型 1200MW×1基
5,000〜10,000MW
800MW×4基
BWR型 1000MW×2基
PWR型 1150MW×2基
PWR型 1000MW×1基
1000MW×1基
1000MW×2基
完全潜水式PWR型 1000MW×1基
1000MW×4基

1982
1981
1981
1980
1980
1980
1976
1975
1975
1971
1971
1976〜1981
1971〜19761970
1978年に完成
1975〜1981
1979
1979
1979

1967

1967

1970

1971

1987
1981
1979
1978
1977
1975
1970〜1975
1974
1971
1971
1971
1971

備１−３

海上立地方式の種類的に可能な構造型式として分類したのが、表 1-3-1 であ以上のように、今までに、国内外において様々な海上立地方式が提案されてきた。これらを考慮し、技術

原子力発電所の海上立地構造型式の一般的分類¸

表1-3-1
中大分類

分類

原子力発電プラントの建設方法による分類

現小分類

海面との関係による分類

埋立る。

式

概念図

備考

護岸の築造と埋立による敷地造成を行い、その後その敷地にプラントを建設する

地
施

築 島 式

工
杭式式

防波堤を築造し、その内側に杭を打設してその上にプラットホームを建造し、その後プラントをプラットホーム上に建設する

着ケーソン・
沈 設 式

防波堤を築造しその内側にプラント基礎となる函体またはプラントを搭載した函体を沈設する（海上沈設式）

底

沈 設 式
工
プラントを内蔵した構造物を海底に沈設する
海底式

場式

制

築 島 ・ケーソン・埋立複合式（埋立・海上複合式）

プラント基礎は函体構造で沈設し、その周囲を埋立て
る

沈 設
複 合 式
杭・海上複 合 式

プラント基礎は函体構造で沈設し、その周囲は杭を打設してその上にプラットホームを建設する

作

防波堤を築造し、その内側にプラントを搭載した浮体を係留する
浮浮体

揚式型

浮 体 式式
潜水式

プラントを内蔵した浮体構
造物の大半を水中に係留する

電中研レビュー No.42 ● 11

これらの概念を示すと次のようである（図 1-3-1）。

我が国の場合、海上立地原子力発電所の当面の立地地)

点としては、すでに利用度の高い内海よりも外海あるい埋立人工島式はそれに近い特性を持った地点が考えられる。また、設防波護岸で囲まれた人工島を埋立て築造し、そこにプ置水深は現状の技術水準および経済的な理由により 20ラントを在来立地方式と同様の建設方法で建設する方式。

ｍ程度の浅海域となるであろう。我が国の沿岸の海底勾*

ケーソン人工島式配を平均１/100 と考えると、沖合２ km 程度に立地する防波堤で防護された水域に、プラント全体または一部ことになる。このような条件の下で、表 1-3-1 の種々のを搭載したケーソンを沈設する方式（ケーソン沈設式）、構造形式の中から実現性の高いものを選ぶと埋立人工島および埋め立て人工島式とケーソン沈設式の複合型式で、式、ケーソン人工島式と浮揚式の３型式が選定される。

プラント全体またはその一部を搭載したケーソンを沈設

原子炉
建 屋

タービン建屋

防潮壁
橋梁

遮水壁

遮水壁

埋立式

原子炉建屋

タービン建屋

防潮壁

取水ポンプケーソン

原子炉建屋
ケーソン

タービン建屋ケーソン

遮水壁

ケーソン・埋立複合式（埋立・海上複合式）

タービン建屋

原子炉建屋原子炉建屋

タービン建屋（岩盤と緊結）沈設ケーソン
ケーソン沈設式（埋立・海上複合式）

止水壁

原子炉建屋
タービン建屋橋梁

係留ケーソン浮

図1-3-112揚式

実現性の高い海上立地の構造型式の概念図¸

し、その周囲を埋立てる方式（ケーソン埋立複合式）。

得られるサイトであれば、在来立地方式にきわめて近い+立地方式となり、安全評価や建設技術の面から早期の実浮揚式防波堤または護岸で防護された水域にプラントを搭載現が期待される方式と言える。このような見地から以下
では埋立式人工島立地を、人工島式海上立地（図 1-3-2）した浮体を係留する方式。
以上の方式の内、埋立人工島式は海底の浅部に岩盤が図1-3-2と称することとする。

人工島式海上立地の構想例¸

１−４

人工島建設の歴史

広大な国土を持たない国々の内、特に海岸線を有す国時に唯一の外交場所となった長崎・出島である。また、る国々は沿岸域を埋立てる、あるいは沖合いの海上に海運の必要性の高まりから、各国で港湾施設の整備も急人工島を建設することにより、自らの手で国土を造り速に進んだ。

上げてきた。このような人工島（沿岸域の埋立ても広義C、Dは第２次大戦後の復興に伴う工業・産業の隆盛の意味で人工島と解釈される）の利用の歴史を大まかにに対応するもので、大都市臨海埋立て地におけるビッグ見れば、A農地としての利用、B居住空間、都市空間コンビナートの建設、人工島を利用した空港建設（長崎そして港湾としての利用、C工業施設立地地点として空港、関西新空港、中部国際新空港など。海外では香港、の利用、D交通、輸送そしてエネルギー施設立地地点韓国などに見られる）、石油や LNG ガスなどの燃料貯蔵としての利用、として示すことができる。

基地、先に述べた火力発電所の建設など、枚挙にいとまAの代表例はオランダそして日本などにおける干拓でが無いほどである。

ある。干拓地の地盤は、極めて軟弱な地盤で構成されてこのような近代的人工島の建設に際し、数々の優れいるのが常である。干拓地を造り上げるためには堤防のた立地・建設技術が開発されてきた。特に、地震国で築堤が必要である。現在、軟弱地盤の調査・試験およびある我が国では、長期にわたる地盤沈下の対策ととも沈下の予測とその対策技術はきわめて高いレベルにあるに、埋立て地盤の液状化に対する対策が極めて重要なが、これらの技術はまさにこの軟弱地盤を克服するため課題となるが、その予測法も合せ、効果的な対策工法の技術として発達してきたものと言って良い。

に関しても高い技術レベルを保有するに至っている。

Bの例として挙げられるのがイタリアの海上都市ベネチィア（表 1-3-1 に示した杭式人工島に近い）であり、鎖また、防波護岸などの海岸構造物の建設技術も大規模な港湾施設の整備に伴い、大いに発展してきた。

電中研レビュー No.42 ● 13

１−５

原子力発電所人工島式
海上立地の技術課題

この立地方式は先に述べたように在来立地方式に極震・耐波浪の評価法ならびに安全評価基準の設定によめて近く、その成立性に関わるような技術開発課題はり人工島式原子力発電所の護岸としての合理的設計法少ない。とくに発電プラント本体については、人工島を確立する必要がある。

建設後海底の岩盤上に在来と同じ方法で建設されるた
め、この方式独自の新たな課題はない。しかし、立地1-5-3の円滑性、経済性や環境への配慮などを考慮した合理

人工島周辺の波、海浜流、海浜変形に与える影響評価法の高精度化

的な立地技術を確立する上での主要課題としては次の点が挙げられる。

人工島の建設は周辺海域の波、海浜流に大きな影響を及ぼすだけでなく、砂の移動により周辺の海岸や海1-5-1

合理的な海底地質・地盤の調査法底の地形変化を引き起こす可能性がある。したがって、建設計画立案時にこれらについて十分な評価を行い、在来立地同様、人工島建設前に原子力発電所重要施

それを人工島と陸の間の静穏海域など周辺海域の利用設を支持する海底基礎岩盤の健全性を地質・地盤調査計画に反映させるとともに、必要に応じ海岸変形に対により評価する必要がある。在来立地方式では、敷地する事前の対応策をとることとなる。波、海浜流、海内地質調査としてボーリング調査、試掘坑内調査およ浜変形については既に開発された評価法があるが、上び岩石・岩盤物性調査として物理特性、強度特性、変記の目的に十分応えるためにはさらに信頼性を上げ、形特性などの調査が行われており、従来の指針では、長期にわたる海岸変形の評価を行えるよう高精度化を試掘坑内での原位置調査・試験の重要度が高い。海上図る必要がある。

立地の場合、海底岩盤に試掘坑を掘ることは安全面、コスト面から困難な場合も考えられる。このような場

1-5-4

立地支援技術合に対処するためには、海上からの物理探査とボーリング調査、ボーリング孔を利用した調査・試験、ボー発電所の立地計画に際しては、発電所と地域住民とリングコアによる室内試験などにより、在来立地に対の共生が求められることになり、それを実現するためする調査・試験と同等の精度で調査・試験が行えるシの手段として立地支援技術が位置づけられる。発電所

ステムを確立することが重要である。の立地に伴うエネルギー、空間、 付属施設などに着目すると、立地地域には莫大な資源が与えられることに

1-5-2

防波護岸の合理的な耐震・耐波設計法の確立なる。これらを有効に活用することで非立地地域にはできないような地域発展が可能となるはずである。特に、人工島立地の場合、例えば人工島背面に形成され人工島立地においては、発電所建屋は海域に設置さる静穏海域の活用など、多様なサイト資源を活用するれ、人工的な埋立地盤に囲まれている。また、海からことが可能である。そのためには、発電所構内の緑化建屋までの距離も短い場合が多いと考えられるため、や藻場造成に関する技術、砂浜造成技術、温排水・熱人工島の外郭を保護する防波護岸の設計上の重要度を利用技術や景観設計技術などの要素技術の開発が必要適切に設定することが必要である。そしてその重要度である。要素技術を集約して地域の特質を考慮した地に基づいて決められる地震・波浪などの外力条件に基域振興方策の創出も大きな課題と言える。

づき、適切な防波護岸の構造形式の選択、合理的な耐14