2023年9⽉25~26⽇

規制基準の基盤となる安全論理
村上 健太 <murakami@n.t.u-tokyo.ac.jp>

東京⼤学⼤学院⼯学系研究科 レジリエンス⼯学研究センター

この講義は、北⼤・⼯・修⼠の集中講義「新型軽⽔炉安全⼯学」として実施しました考えてみよう• 東京電⼒福島第⼀原⼦⼒発電所事故を受けて、２０１２年に新しい規制基準が施⾏されました。
• それから１０年以上が⽴つのに、多くの原発は未だに原⼦⼒規制委員会から原⼦炉設置変更許可を受けることができていません。
• 何が難しくて、そんなに時間がかかっているのでしょうか︖

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規制とは (Regulation)• 特定の⽬的の実現のために、許認可・介⼊・⼿続き・禁⽌などのルールを設け、物事を制限すること• 設計段階であれば⾃由な発想が許される。実際に使⽤する前には規制をクリアする必要がある• 原⼦⼒の場合、深層防護の各段階に応じて考慮すべき誘因事象を設定し、それに対する安全設計の有効性を安全解析して基準を満⾜することが義務付けられている。

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誘因事象の選定 (Institutional Control)• 施設内の誘因事象• 配管破断、ポンプ故障、制御棒誤操作、外部電源や最終ヒートシンクの喪失等、プラントの事故の誘因となるような機器等のトラブル• 安全性を評価するために誘因事象の発⽣を仮定し、残った設備で安全性が維持できるかを検討する• 施設外の誘因事象• 地震、津波、⽕災など、プラントの事故の誘因となるような外的事象• 安全性を評価するために誘因事象の発⽣を仮定し、機器の健全性を検証する。検証された機器のみで（かつ、いくつかの機器が故障するという仮定をルールに従って設定し）、安全性が維持できるかを検討する
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原⼦炉発電システムにおける深層防護
Large safety margin,
Single failure criteria
Refuelcycle
NormalOperation

TechnicalSpecification

AnticipatedOperational
Occurrences

DesignBasis
Accident

DesignExtension
ConditionsProtection
SystemNominalestimations
early or large
radioactive releaseispracticallyeliminated

ECCS
6363

防護レベル１ 通常運転状態• 通常運転状態からの逸脱と安全上重要な機器等の故障を防⽌する• 品質管理、及び適切で実証された⼯学的⼿法に従って、発電所が健全でかつ保守的に⽴地、設計、建設、保守及び運転する• 内部ハザードを管理する

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２ 運転時の異常な過渡変化（AOO: Anticipated Operational Occurrences）• 原⼦炉施設の運転寿命までの間に、少なくとも⼀度は発⽣することが予想される通常の運転状態から逸脱した操作⼿順が発⽣する事象を指す。（例えば、出⼒運転中の制御棒の異常な引き抜き、外部電源の喪失、通常運転時に使⽤しているポンプ類１台の不調など）• 設置許可基準規則では「運転時の異常な過渡変化」と呼んでいる。
• 通常運転状態からの逸脱を検知して管理することを⽬的として、設計で特定の系統と仕組みを備え、有効性を安全解析により確認する• AOOの起因事象を防⽌するか、その影響を最⼩に留め、発電所を安全な状態に戻す運転⼿順の確⽴する
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３ 設計基準事象 （Design Basis Events）• AOOが拡⼤することや、想定起因事象が発⽣して設計基準事故に進展する場合を想定する。
• 想定起因事象︓発⽣頻度が⼗分低いが、発⽣すると深刻な影響を与える事象。⼀次冷却系配管の破断など10-7炉年程度までスクリーニングして分類する• 固有の安全性、⼯学的安全設備、⼿順のさまざまな組み合わせによって、事故を超える状態に拡⼤することを防⽌し、発電所を安全な状態に戻す• ⼯学的安全設備︓緊急炉⼼冷却系、原⼦炉格納容器など、通常運転には使⽤せず、安全の⽬的だけのために要求される設備• 保守的な仮定に基づく評価によって、検証する• 炉⼼に著しい損傷が⽣じることを防ぐことを最⼤の⽬標として設計する

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４ 設計拡張状態 (Design Extension Conditions)• 第３の防護レベルでの対策が失敗した場合を想定し（その理由は問わない）、事故の拡⼤を防⽌し、重⼤事故の影響を緩和することを要求する• 時間的にも適⽤範囲においても限られた防護措置のみで対処可能とするとともに、敷地外の汚染を回避⼜は最⼩化する• 早期の放射性物質(LER)の放出、⼜は⼤量の放射性物質の放出(LR)を引き起こす事故シーケンスの発⽣の可能性を⼗分に低くして、実質的に排除する (Practically Elimination)• 最尤評価によって検証することが多い
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５ 緊急時の対策• 重⼤事故に起因して発⽣しうる放射性物質の放出による影響を緩和することを⽬的とする• ⼗分な装備を備えた緊急時対応施設の整備と、所内と所外の緊急事態の対応に関する緊急時計画と緊急時⼿順を整備する

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安全機能
• 反応度の制御• 原⼦炉及び燃料プールの除熱• 放射性物質の閉じ込め、放射線の遮蔽、放射性物質の放出の管理、事故による放射性物質放出の制限

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安全機能
• 反応度の制御• 原⼦炉及び燃料プールの除熱• 放射性物質の閉じ込め、放射線の遮蔽、放射性物質の放出の管理、事故による放射性物質放出の制限

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安全システムの分離と、重要度の設定• 安全システム、⼜はシステム内の冗⻑要素間の⼲渉を防⽌する（物理的・電気的・機能的分離、通信などの独⽴性）• 安全上重要なアイテムをすべて特定し、その機能と安全上の重要度に基づいて分類する• 安全上重要なアイテムの信頼性は、その重要度に合わせて決定する。
⽇本では次の通り。
üクラス1︓合理的に達成し得る最⾼度の信頼性を確保し、かつ、維持することüクラス2︓⾼度の信頼性を確保し、かつ、維持することüクラス3︓⼀般の産業施設と同等以上の信頼性を確保し、かつ、維持すること71⽇本の規制における安全機能と重要度（少し古い︕）
バウンダリ機能

第１層

第２層

冷却機能

・原⼦炉冷却材圧⼒バウンダリ (PS-1)
・炉⼼形状の維持 (PS-1)
・原⼦炉冷却材を内蔵する (PS-2)
・通常時炉⼼冷却 (PS-3)
・原⼦炉冷却材圧⼒バウンダリに直接接続されていないものであって、放射性物質を貯蔵する (PS-2)・放射性物質放出の防⽌ (MS-2)
・原⼦炉冷却材保持 (PS-1/2 以外 )(PS-3)・放射性物質の貯蔵 (PS-3)
・核分裂⽣成物の原⼦炉冷却材中への拡散防⽌ (PS-3)

・原⼦炉冷却材圧⼒バウンダリの過圧防・原⼦炉停⽌後の除熱 (MS-1)
⽌ (MS-1)
・安全弁及び逃がし弁の吹き⽌まり (PS・制御室外からの安全停⽌ (MS-2)
2)

制御機能

・過剰反応度の印加防⽌ (PS-1)
・原⼦炉冷却材の循環 (PS-3)

その他(共通機能)

・燃料を安全に取り扱う (PS-2)
・電源供給 ( ⾮常⽤を除く )(PS-3)

・プラント計測・制御 (1)(2)(3)( 安全保護系除く )(PS-3)
・プラント運転補助 (1)(2)(PS-3)
・原⼦炉冷却材の浄化 (PS-3)

・原⼦炉の緊急停⽌ (MS-1)
・未臨界維持 ( 制御棒による系 )(MS-1)

・原⼦炉圧⼒の上昇の緩和 (MS-3)

・未臨界維持 ( ほう酸⽔注⼊系 )(MS-1)

・原⼦炉冷却材の補給 (MS-3)

・出⼒上昇の抑制 (MS-3)・放射性物質の閉じ込め機能、放射線の・炉⼼冷却 (MS-1)
遮へい及び放出低減 (PCV)(MS-1)
第３層

第４ ,5 層（＊）

・放射性物質の閉じ込め機能、放射線の・燃料プール⽔の補給 (MS-2)
遮へい及び放出低減 (R/B)(MS-1)

・過酷事故対応 (PCV ベント )(MS-3)

・過酷事故対応 ( 補給⽔系 )(MS-3)
・過酷事故対応 ( 消⽕系 )(MS-3)

・事故時のプラント状態の把握 (MS-2)
・過酷事故対応 ( ほう酸⽔注⼊系 )(MS-3)

・緊急時対策上重要なもの及び異常状態の把握 (1)(2)(3)(MS-3)72

共通原因故障 (Common Cause Failure)• 複数の機器⼜は系統が、共通の原因によって損なわれてしまうような事態を指す。
• 例えば、地震等の外⼒、不純物や異物の混⼊、同時に発現する経年劣化、冗⻑性を有する機器のメンテナンスマニュアルの誤り、等が考えられる。
• 機器の設計は、安全上重要な項⽬の共通原因故障の可能性を⼗分に考慮し、必要な信頼性を達成するために、多様性、冗⻑性、物理的分離、機 能的独⽴性の概念をどのように適⽤しなければならないかを決定しなければならない。
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原⼦⼒エネルギー図⾯集
https://www.ene100.jp/zumen/5-1-6
86【1】出典︓原子力・エネルギー図面集, 5-1-6

単⼀故障基準 (Single Failure Criterion)• 単⼀故障︓⼀つの原因によって、⼀つの機器⼜は系統が設計上の安全機能を果たす能⼒を喪失するような故障のこと• 単⼀故障基準︓単⼀故障が発⽣した場合でも、安全上重要な系統は、そのタスクを遂⾏する能⼒を有していなければならないという基準• 安全解析では、単⼀故障基準を適⽤して、例えば緊急炉⼼冷却系を構成する機器の⼀つが偶発故障した場合でも、残りの機器を使って事故を安定に収束させられることを⽰す必要がある。

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機器の性能検証 (Equipment Qualification)• 安全上重要なアイテムは、設計寿命を通じて、必要なときに、必要とされる環境条件下（例えば、設計基準事故の環境）で意図された機能を果たさなければならない• 評価では、アイテムの耐⽤年数にわたる環境要因（振動、照射、湿度、温度）による経年劣化の影響を考慮する。
• アイテムが地震などの外的誘因事象の影響を受け、そのような事象の発⽣時に安全機能を果たす必要がある場合、試験や分析によってその条件を再現する
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