火災時安全停止回路解析に係る検討状況について

2022年 11月
原子力エネルギー協議会
電力中央研究所 原子力リスク研究センター（NRRC）

1．はじめに12022年3月10日の第52回技術情報検討会において、原子力規制庁より「火災時安全停止回路解析に関わる米国事業者事象報告書（LER）の調査への対応方針（案）」が報告され、令和4年度の上期末を目途に、事業者との意見交換を実施したい旨が示された。
また、5月11日に日本版インフォーメーションノーティス（NIN）「原子力発電所の火災時安全停止能力に関わる米国運転経験調査から得られた潜在的懸案事項」が通知された。

２．事業者の対応方針について（1/2）

2

5月11日に日本版IN(第51回技術情報検討会で紹介された、米国の火災時安全停止回路解析に関連する32件のLER情報）が発出。
新規制基準に適合しているプラントは、火災時に安全停止に必要な機器に対して系統分離対策を実施しているため、火災時の安全停止機能は確保されていると考えている。

但し、事業者としては自主的安全性向上の取り組みとして今後短期対応（LER情報分析による現状把握）を行うとともに、中長期的対応（火災PRA、回路解析手法検討）について検討を実施していく方針。

２．事業者の対応方針について（2/2）

3【短期対応：LER情報分析】
 INで示された32件のLERに関する情報を収集するとともに、自主的安全性向上の観点で対応が必要なものがないか内容を精査し、必要に応じて対応を検討する。（今年度中目途）【中長期対応：火災PRAにおける回路解析対応】
 火災PRAは、PRA手法の１つとして回路解析を実施することとしており、2020年6月に原子力リスク研究センター（NRRC）にて国内原子力発電プラントを対象とした火災PRAガイドを策定。
 2022年度は、モデルプラントによる火災PRAガイドの実機評価適用研究の2年目であり、2021年度に収集したケーブル情報に基づき、火災PRAにおけるタスク16「回路故障モード尤度解析」を2023年度までに試行予定。

（参考）国内原子力火災PRAガイド（抜粋）4

図 火災PRA 全体フローチャート
表 火災PRAを構成する各タスクの概要（回路解析関連抜粋）
タスクタイトル

概 要

5回路解析及びケーブル同定

・火災PRA機器リストに登録された機器に係る基事象の機能喪失を発生させる回路要素（ケーブル、電源、インターロック）を同定
・上記で同定されたケーブルの配置を同定
・回路要素間の依存性を同定・機器、故障モード、ケーブル、電線路、火災コンパートメントの関連付け

16回路故障モード尤度解析

・リスク上重要なシナリオのケーブル損傷による誤動作確率を回路の設計情報に基づき定量化

（参考）国内原子力火災PRAガイドにおける回路解析概要(1/2)

5 タスク5：回路解析及びケーブル同定
 火災PRA機器の適切な動作に必要な回路及びケーブルを同定

 ケーブル損傷モードとその影響を評価し、火災PRA機器の適切な動作を阻害（含、機器の誤動作）するケーブルを同定

 タスク16：回路故障モード尤度解析
 火災によるホットショート故障モード確率の推定
 誤動作に至るホットショートが懸念される回路と故障モード（次頁参照）を同定し、NUREG/CR-7150に記載のデータによる確率算定 誤動作継続解析（右図）
 ホットショート解消可能回路について
ホットショート状態の継続時間確率推定
 誤動作確率推定
 ホットショート故障モード確率と継続時間確率による誤動作確率推定
出典： NUREG/CR-7150 , Joint Assessment of Cable
Damage and Quantification of Effects from Fire
(JACQUE-FIRE)

（参考）国内原子力火災PRAガイドにおける回路解析概要(2/2)

6

 ホットショート ケーブル内又はケーブル間の特定の導体が接触する状態。少なくとも短絡している導体の一つが通電状態にあり、解析対象回路への電圧又は電流の印加に至る。
【ホットショート故障モードの例】
ケーブル間
ホットショート

ケーブル内
ホットショート

External hot short

ケーブルトレイ
Motor Control Center Cubicle

Internal Cable Hot Short
Internal hot short

ケーブルトレイ
Motor Control Center Cubicle

制御盤

制御盤
Control
Transformer

Fuse

Terminal
Block2-Conductor
Field Cable

Control Panel

Control Panel

Terminal
BlockControl
Transformer

Control
SwitchFuse

Terminal
Block

Terminal
Block

制御スイッチ1

ホットショートによる制御ス
2 A conduction path is created
イッチ短絡
that circumvents
the control switch.

1 Fire damages the insulationof both conductors, allowing
the conductors to make contact.
Contactor
CoilContactor
Coil

3 Power is applied to the contactor
coil. The coil energizes and closes
the main-line contacts causing themotor to spuriously start.

Fire damages the jacket andinsulation of both cables, allowing
an energized conductor (of proper
polarity and magnitude) from theexternal cable to make contact withthe conductor connected to thedownstream side of the control switch.

ホットショートによる制御ス
イッチ短絡

2

A complete circuit is createdindependent of the normal power
supply and control switch.

3

Power is applied to the contactor
coil. The coil energizes and closes

the main-line contacts causing the
コイル励磁
motor to spuriously start.

コイル励磁

Motor

Motor

Control
Switch

ケーブル内ホットショート

ケーブル間ホットショート制御スイッチ

（参考）火災PRA 研究ロードマップ（NRRC HPより抜粋）
項目ギャップ/解決方策～20202021

 内部火災PRA実施ガイドや国内火災 ▼実施ｶﾞｲﾄﾞ公刊②
発生頻度データの実機評価適用性
内部火災PRA手法のが未確認
整備
 地震誘因火災PRAの知見が不足
内部火災↓PRA技術 • 国内外の最新知見を踏まえた実践的 内部火災パイロット
PRAの調査・計画
な火災PRAガイド（2019年版）の更新の構築• 国内火災発生事例に基づく火災発生
国内プラント火災
頻度の提示
発生頻度評価• 地震誘因火災PRA評価手法の整備▼火災発生頻度②
 内部火災PRAガイドの実機評価適用

2022

2023

72024

2025～

実施ガイド改訂②△
実施ガイド改訂に向けた知見拡充・実施ガイド改訂

知見反映

知見反映

地震誘因火災PRA手法の調査

PRA手法
開発

モデルプラントを対象とした
内部火災PRAの試行

内部火災性の確認・向上が必要
↓
PRAプロ
•
モデルプラントを対象とした試評価とジェクト

火災進展解析手法の適用

実施ガイドへのフィードバック

各社パイロットプラ
ﾘｽｸﾌﾟﾛﾌｧｲﾙ分析②△ ントを対象とした
内部火災PRAへ展開 NRAによるHEAF（電気盤や母線用バ火災進展モデルの整備
スダクトにおける高エネルギーアーク*
ソーンモデル改良版・故障）規制化動向を踏まえたバック ゾーンモデル (BRI2知見反映
CRIEPI)リリース②▼
フィールドモデル**整備② △
フィットへの先手管理
 実火災を想定した煤煙と熱の伝播に(PRISME4)
OECD国際共同研究（複数区画火災：PRISME3）への参画
火災進展よるターゲット損傷条件が不明確↓
評価技術
海外機関（EDF, INL）との連携の高度化 • 実規模電気盤やバスダクトを用いた
HEAF火災試験による知見の蓄積• 火災進展解析に必要な火災モデルの 電源盤・バスダクト
電源盤・バスダクトHEAFZOI評価試験
HEAF火災試験
整備
HEAFのZOI評価• 国際共同研究や海外機関との連携にHEAF火災発生防止
知見反映
手法提案①△
よる最新知見の導入・活用
評価手法提案①▼
OECD国際共同研究（電源盤・バスダクト火災：HEAF２）への参画

7* 上下二層の空気層(ゾーン）の形成を前提とした計算負荷の小さい実用モデル** 精緻な空気温度の空間分布が評価可能な数値流体力学モデルで計算負荷が高い

【凡例】

NRRC

電力各社