287

米国原子力発電所におけるモータ不具合の傾向分析
Analyses of the Trends in Motor Problems at Nuclear Power Plants in the United States
嶋田善夫（Yoshio Shimada)＊

要約 2006 年までに筆者らは，原子力発電所の電気機器のうち，不具合発生頻度の高い主発電機，非常用ディーゼル発電機，遮断器の傾向分析を実施してきた．国内原子力発電所のモータの不具合発生頻度は米国の 1/20 程度であるが，今後，運転期間延長，または保守方法が予防保全から状態監視保全に変更されると，保守が米国と類似してくることから，国内のモータの不具合発生頻度が上昇することが懸念される．従って，不具合発生頻度の高い電気機器のうち，傾向分析が未実施のモータについて傾向分析を実施した．本分析では，原子力安全システム研究所（INSS）の原子力情報データベースに登録されている 2002 年から 2006 年の 5 年間に米国の原子力発電所で発生したモータの不具合事象（214 件）およびニューシア（原子力施設情報公開ライブラリー）に登録されている 2002 年から 2006 年の 5 年間に国内の原子力発電所で発生した不具合事象（5 件）について傾向分析を実施した．米国のモータの不具合傾向から得られた教訓として，PWR 原子力発電所のモータについては，高出力ポンプモータの巻線（コイル）の絶縁劣化管理および軸受の保守管理を怠らないことが重要である．
キーワード

モータ，傾向分析，原子力発電所，保守，電気機器

Abstract
Up until 2006 the authors analyzed the trends in problems with main generators,
emergency diesel generators and circuit breakers that suffered failures with great frequency fromamong electric appliances at nuclear power plants. At domestic nuclear power plants, motor
problems have occurred only 5% as often as in the United States. However, as the plant operation
period will be extended or the maintenance approach is being changed from preventive maintenanceto condition-based maintenance, Japanese nuclear power plants will be employing maintenanceschemes similar to those prevailing in the United States. As a result, there is concern that thefrequency of motor problems at domestic nuclear power plants may rise.
We therefore analyzed the trends in problems for motors for which the trends in failures have notbeen analyzed yet from among electric appliances that suffer failures very frequently. In this study,
we analyzed the trends observed in motor problem events (214 cases) that occurred at nuclear
power plants in the United States during the five-year period from 2002 to 2006 registered in theInstitute of Nuclear Safety System, IncorporatedÓs (INSS) database, as well as in problem events(five cases) that occurred at domestic nuclear power plants during the same period as registered inthe Nuclear Information Archives (NUCIA). Important lessons learned from the trends in motor
problems in the United States are that we must carefully monitor high-power pump motorsÓ wiring(coils) for insulation deterioration and maintain bearings to prevent problems with motors atPWR-operating nuclear power plants.
Key Words

1.

Motors, analyses of trends, nuclear power plants, maintenance, electric appliances

緒言する各種の不具合（事故，トラブルなど一切）の情報も同種の不具合はもちろん，より大きなトラブル

現在世界で約 430 基の原子力発電所が稼動し電力や事故の発生の防止に役立ち，安全性の向上に資すを生産しており，その総運転経験は 12,000 基・年をるとともに，信頼性の向上にも結びつく．こうした越えている．こうした運転経験に関する諸データは観点から，経済産業省資源エネルギー庁に設置され貴重な資料として将来に生かされるが，そこで発生ている総合資源エネルギー調査会原子力安全・保安＊ (株)原子力安全システム研究所

技術システム研究所

288

部 会「検 査の在り 方 に 関 す る検 討 会」で も，その2.

分析結果

2.1

国内の分析結果「中間とりまとめ(1)」において，「災害防止上支障のない軽微なトラブルやトラブルに至らない運転管理上の情報を事業者の組織内あるいは産業界で共有し，活用することは，より大きなトラブルの予兆を察知

国内については，表 1 にニューシアに登録されてし，これを防止する上で重要である．」としている．

いる 2002 年から 2006 年の 5 年間に国内の原子力発原子力安全システム研究所（以下「INSS」という）電所で発生した不具合事象 5 件を示すが，不具合の技術システム研究所は，1995 年頃からその重要性を発生件数は非常に少ない（発生頻度は，米国の 1/20認識し，個々の事象分析から改善点を抽出すること，程度）．炉型については，PWR と BWR でそれぞれおよび不具合の発生傾向の分析（傾向分析）から改2 件と 3 件発生しており，差異は見られない．設備，善点を抽出する活動を継続している．

系統，装置，標準装置については，特異な傾向はな

2006 年までに筆者らは，電気機器のうち不具合発い．機器は，ポンプモータが 2 件発生しており，他

生頻度の高い主発電機，非常用ディーゼル発電機，の機器より多い．発生原因で多いものは，保守不備遮断器の傾向分析 (2)〜(4) を実施した．当報告は，米（保守不完全）の 3 件である．

国において不具合発生頻度の高い電気機器のうち傾2.2

向分析が未実施のモータについて傾向分析を実施し米国のモータ不具合傾向の分析結果た．国内原子力発電所のモータの不具合発生頻度は米国の 1/20 程度であるが，今後，運転期間延長，ま図 1 は米国原子力発電所（PWR および BWR）のたは保守方法が予防保全から状態監視保全に変更さ

モータ種類毎の不具合発生頻度を示す．ポンプモーれると，保守が米国と類似してくることから，国内タの不具合発生頻度が他の機器のモータと比較してのモータの不具合発生頻度が上昇することが懸念さ特に高い．発電所で使用される PWR 一次系のモーれる．

タ数は，電動弁駆動モータ＞ポンプモータ≒ファ

本分析では，INSS の原子力情報データベースにン・ブロワモータ≫圧縮機モータ＞ MG セットモー登録されている 2002 年から 2006 年の 5 年間に米国タであり，図 2 以降，ポンプモータの不具合に着目の原子力発電所で発生したモータの不具合事象（214して詳細分析した．なお，図 1 以降の「発電所影響件）およびニューシア (5)(6) に登録されている 2002あり」は，出力低下，出力抑制，停止期間延長，出年から 2006 年の 5 年間に国内の原子力発電所で発生力上昇，原子炉自動トリップ，原子炉手動トリップした不具合事象（5 件）について，傾向分析を実施が発生したものである．
図 2 は図 1 の分析で抽出されたポンプモータにつした．
表1

ニューシアに登録されている 2002 年から 2006 年の 5 年間に国内の原子力発電所で発生した不具合事象

発生年月日

ユニット名

件名

設備名

系統名

装置名

標準装置名

機器名

部品名

2006 年 10

福島第一発

原子炉冷却材浄化系ポンプ

原子炉補助

原子炉冷却ポンプ装

原子炉冷却材

ポンプモーモータ

月 25 日電所 4 号（A）の停止

設備

材浄化系

置

浄化系循環ポタ原因

原因

大分類

小分類

保守不保守不完

備

全発電所
への影
響無し

ンプ用ディーゼ

非常用ディー

ポンプモー

巻 線（コ設備不製作不完

ディーゼルル発電機

ゼル発電機

タイル）

備

全

給排気装

格納容器再循

フ ァ ン・ブ

軸受

保守不保守不完

気空調系

置環ファン

ロワモータ

備

全

液体廃棄物

弁装置

ドライウェル

電動弁駆動

故 意・

作業者の機器ドレン第モータ

過失

過失

カップリ

保守不保守不完

ングギヤ

備

全

2003 年 11

敦賀発電所

A 非常用ディーゼル発電機

月 20 日2号の待機除外について発電機系

装置

2002 年 8

美浜発電所

A −格納容器循環ファン

換気空調設

格納容器換

月 20 日2号（ME − 20A）の 手 動 停 止備2004 年 10

志賀発電所

原子炉格納容器外側隔離弁

廃棄設備

月 14 日1号

駆動用電動機の損傷につい2003 年 11浜岡発電所

原 子 炉 再 循 環 ポ ン プ MG

計測制御系

原子炉制御

MG セ ッ原子炉再循環

MG セ ッ ト

月 28 日2号

セット（A）点検について

統設備

系

ト装置

ポ ン プ MG

モータ

電気設備

非常無し

無し

について
処理系

モータ無し

2 隔離弁てセット無し（流 体 継手 を 含む）

注：表の分類方法はニューシアによる．

289

いて，米国原子力発電所の設備毎の発生頻度を示す．

図 3 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータにタービン設備，原子炉冷却系統，非常用炉心冷却設ついて，さらに細部に踏み込み，部品毎の不具合発備といった主要設備のポンプモータの不具合発生頻生頻度を分析した．ポンプモータの巻線（コイル），度が高い．

軸受の不具合発生頻度が特に高い．
図 4 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータに0.20.15に高い．保守計画不良は，計画書の記載内容が不十0.1

計画不良，保守人的過誤による不具合発生頻度が特分，保守がタイムリーでなかったことなどである．

発電所影響あり発電所影響なし

0.05

一方，保守人的過誤は，種々雑多（軸受取付状態確認不良，ネジの締付不良など）で包括的には言えない．
その他

圧縮機モータＭＧセットモータ

電動弁駆動モータ

図 5 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータについて，米国で実施された不具合対策毎の発生頻度を分析した．マニュアル整備，修理・加工の頻度が高い．

米国原子力発電所のモータ種類毎の不具合発生頻
度

0.02
0.01

発生頻度（件/炉・暦年）

図4

記載なし

運転不良−運転人的過誤

製造不良−その他

保守不良−周辺状況不良

保守不良−その他

設計不良−その他

施工不良−不可抗力

施工不良−人的過誤不明

設計不良−人的過誤

調査中

運転不良−運転計画不良

保守不良−保守人的過誤

0.08
0.06

図5

記載なし

教育・訓練

必要なし

検討中

対策不能

調整・校正

設計仕様変更

部品交換

点検・検査

機器交換

修理・加工

マニュアル整備

0.00
架台・架構

整流子・集電装置

軸カップリング

鉄心 (ステータ)

ケーシング

電気的接続部

端子箱､電線箱

軸受

巻線 (コイル)

米国原子力発電所のポンプモータの部品毎の不具
合発生頻度

発電所影響あり
発電所影響なし

0.04

0.04

発電所影響あり
発電所影響なし

0.02
0.00

米国原子力発電所のポンプモータ不具合原因毎の発生頻度

0.02

発生頻度（件/炉・暦年）

0.06

発生頻度（件/炉・暦年）図3

経年劣化−電気機械設備他

保守不良−保守計画不良

発電所補助設備

燃料設備

計測制御系統設備

その他

電気設備

タービン補助設備

原子炉格納施設

原子炉補助設備

非常用炉心冷却設備

原子炉冷却系統

タービン設備0.00

米国原子力発電所の設備毎のポンプモータ不具合
発生頻度

0.08

図2

発電所影響あり発電所影響なし

0.00

0.02

0.04

発電所影響あり発電所影響なし

0.03

0.04

図 6 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータに

0.10
0.08
0.06

発生頻度（件/炉・暦年）

図1

ファン・ブロワモータ

ポンプモータ0

発生頻度（件/炉・暦年）

ついて，不具合原因毎の発生頻度を分析した．保守

米国原子力発電所のポンプモータ不具合対策毎の発生頻度

290

電動原子炉給水ポンプ

給水加熱器ドレンポンプ

残留熱除去系海水ポンプ

原子炉補機冷却系ポンプ（常用のみ）

高圧炉心スプレイ系補機冷却水ポンプ

原子炉非常用補機冷却系海水ポンプ（非常用のみ）格納容器スプレイポンプ

原子炉補機冷却系ポンプ（常用／非常用）

高圧注水系ポンプ

原子炉補機冷却海水ポンプ（常用／非常用）

残留熱除去系ポンプ

循環水ポンプ

原子炉再循環ポンプ

送受電系

所内蒸気系

発電機・励磁機系

非常用ディーゼル発電機系

復水器系

タービン補機冷却水系

タービン油系

使用済燃料貯蔵設備

原子炉補機冷却水系

制御棒及び制御棒駆動系

その他

低圧注入系(余熱除去系)

タービン補機海水系

化学体積制御系

原子炉補機海水系

補助給水系

高圧注入系

格納容器スプレイ系

給水系

抽気及びヒータドレン系

復水系

一次冷却系

循環水系

米国 PWR 原子力発電所のポンプモータの系統毎の不具合発生頻度

図9

低圧復水ポンプ

0.00

0.06

発電所影響あり発電所影響なし

0.04

図6

米国 BWR 原子力発電所のポンプ種別毎のモータの不具合発生頻度

ついて，米国 BWR 原子力発電所の系統毎の不具合発生頻度を分析した．復水系で使用されるポンプ

0.05

モータの不具合発生頻度が高く，これは PWR と共ECCS として重要な高圧炉心スプレイ系で使用されるモータの不具合発生頻度が高い．
図 8 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータについて，米国 PWR 原子力発電所のポンプ種別毎のその他

制御棒及び制御棒駆動系

原子炉非常用補機冷却水系

非常用ディーゼル発電機系

給水系

タービン補助系

タービン油系

原子炉非常用補機海水系

高圧注水系

残留熱除去系

循環水系

原子炉冷却材再循環系

高圧炉心スプレイ系

モータの不具合発生頻度を分析した．復水ポンプ
復水系

0.00

発生頻度（件/炉・暦年）
0.04
0.01 0.02 0.03

通した傾向である．また，BWR 固有の特徴として，発電所影響あり発電所影響なし

モータ，循環水ポンプモータ，一次冷却材ポンプモータといった高圧モータの不具合発生頻度が高い．
図 9 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータについて，米国 BWR 原子力発電所のポンプ種別毎の米国 BWR 原子力発電所のポンプモータの系統毎の不具合発生頻度

モータの不具合発生頻度を示す．原子炉再循環ポン
プモータ，高圧炉心スプレイポンプモータ，循環水ポンプモータ，低圧復水ポンプモータといった高圧

0.08

図70.06モータの不具合発生頻度が高く，この点は PWR のポンプモータと共通した傾向である．また，循環水発電所影響あり発電所影響なし

0.04

ポンプモータは，PWR と BWR で共通して不具合発生頻度が高い．

0.02

図8

タービン動主給水ポンプ

充てんポンプ

原子炉補機冷却水ポンプ

余熱除去ポンプ

格納容器スプレイポンプ

ほう酸ポンプ

高圧注入ポンプ

電動補助給水ポンプ

復水ブースターポンプ

給水加熱器ドレンポンプ

海水ポンプ

電動主給水ポンプ

一次冷却材ポンプ

その他ポンプ装置

復水ポンプ

2.3
循環水ポンプ

0.00

発生頻度（件/炉・暦年）

発電所影響あり発電所影響なし

0.02
0.00

発生頻度（件/炉・暦年）0.08

図 7 は，図 1 の分析で抽出されたポンプモータに高圧炉心スプレイポンプ高い．

0.01

材系で使用されるポンプモータの不具合発生頻度が発生頻度（件/炉・暦年）発生頻度を分析した．循環水系，復水系，一次冷却

0.02

0.03

ついて，米国 PWR 原子力発電所の系統毎の不具合

米国 PWR 原子力発電所のポンプ種別毎のモータの不具合発生頻度

米国 PWR 復水ポンプモータの分析
結果

2.2 章の分析により米国 PWR プラントのポンプの中では，復水ポンプモータの不具合発生頻度が最も高いので，本章では復水ポンプモータの分析結果を記載する．

タの部品毎の不具合発生頻度を示す．巻線（コイル）の不具合発生頻度が高い．
図 11 は米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモー0.02

図 10 は米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモー0.03

291

発電所影響あり
発電所影響なし

0.03

教育・訓練

調整・校正

設計仕様変更

記載なし

部品交換

機器交換

図 12 米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモータ不具合対策毎の発生頻度

0.02

発電所影響あり発電所影響なし

2.40.01

軸受

端子箱､電線箱の中では，循環水ポンプモータが，2 番目に不具合発生頻度の高いモータとして抽出されたので，本章
では循環水ポンプモータの分析結果を記載する．
図 13 は米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータの部品毎の不具合発生頻度を示す．巻線（コイル），電気的接続部の不具合発生頻度が高い．
図 14 は米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータ不具合原因毎の発生頻度を示す．それぞれの発電所影響あり発電所影響なし

項目の件数が 1，2 件とデータ数が少なすぎるため傾0.02

発生頻度（件/炉・暦年）

0.00

米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモータ不具合原因毎の発生頻度

発電所影響あり
発電所影響なし

0.01

保守不良−保守人的過誤

施工不良
−不可抗力

施工不良
−人的過誤

設計不良
−人的過誤

0.03

向分析はできない．

保守不良−保守計画不良

0.000

図 11

電気的接続部

米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモータの部品毎の不具合発生頻度

発生頻度（件/炉・暦年）
0.006
0.004
0.002

図 10

米国 PWR 循環水ポンプモータの分析結果

2.2 章の分析により米国 PWR プラントのポンプ
巻線 (コイル)

経年劣化−電気機械設備他

0.00

発生頻度（件/炉・暦年）

点検・検査

ニュアル整備，点検・検査の発生頻度が高い．

マニュアル整備タ不具合対策毎の発生頻度を示す．修理・加工，マ修理・加工

図 12 は米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモー0.00

傾向分析はできない．

0.01

タ不具合原因毎の不具合発生頻度を示す．それぞれの項目の件数が 1，2 件とデータ数が少なすぎるため

巻線 (コイル)
電気的接続部

図 13 米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータの部品毎の不具合発生頻度

0.03
0.02

発電所影響あり発電所影響なし

保守不良−保守
計画不良

記載なし

米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータ
不具合原因毎の発生頻度

図 16

鉄心 (ステータ)

図 14不明端子箱､電線箱

保守不良−保守
人的過誤

巻線 (コイル)

ケーシング

軸受

0.000

0.00

0.002

発生頻度（件/炉・暦年）

発電所影響あり
発電所影響なし

0.01

発生頻度（件/炉・暦年）

0.004

292

米国 PWR 原子力発電所の一次冷却材ポンプモータの部品毎の不具合発生頻度

図 15 は米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータ不具合対策毎の発生頻度を示す．修理・加工構造を有する軸受の不具合発生頻度が高い．
図 17 は米国 PWR 原子力発電所の一次冷却材ポンの発生頻度が高い．

プモータ不具合原因毎の発生頻度を示す．保守計画

0.015

発電所影響あり発電所影響なし

図 18 は米国 PWR 原子力発電所の一次冷却材ポンプモータ不具合対策毎の発生頻度を示す．修理・加2.2 章の分析により米国 PWR プラントのポンプの中では，一次冷却材ポンプモータが，3 番目に不具合発生頻度の高いモータとして抽出されたので，本章では一次冷却材ポンプモータの分析結果を記載する．
図 16 は米国 PWR 原子力発電所の一次冷却材ポンプモータの部品毎の不具合発生頻度を示す．複雑な発生頻度（件/炉・暦年）
0.010 0.015 0.020

運転不良−運転人的過誤

保守不良−周辺状況不良

調査中

0.005

不明

米国 PWR 一次冷却材ポンプモータの分析結果

保守不良−その他

2.5

保守不良−保守人的過誤

米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータ
不具合対策毎の発生頻度

発電所影響あり発電所影響なし

保守不良−保守計画不良

図 150.000

部品交換マニュアル整備

機器交換

修理・加工

点検・検査

0.005

0.010

工，マニュアル整備の発生頻度が高い．

0.000

発生頻度（件/炉・暦年）

0.020

不良の発生頻度が高い．

図 17 米 国 PWR 原 子 力 発 電 所 の 一 次 冷 却 材 ポ ン プ
モータ不具合原因毎の発生頻度

293

発生頻度（件/炉・暦年）
0.03
0.02
0.01

タの不具合発生頻度を分析した結果，復水ポン発電所影響あり発電所影響なし

ンプモータといった高圧モータの不具合発生頻度が高い．同様の分析を BWR についても実施したところ，原子炉再循環ポンプモータ，高圧炉心スプレイポンプモータ，循環水ポンプモー
タ，低圧復水ポンプモータの不具合発生頻度が高い．
抽出されたので，部品毎の不具合発生頻度を分教育・訓練

調整・校正

必要なし

点検・検査

機器交換

(５) 米国 PWR 原子力発電所の復水ポンプモータが設計仕様変更

部品交換

マニュアル整備

修理・加工

0.00

図 18

プモータ，循環水ポンプモータ，一次冷却材ポ

米国 PWR 原 子 力 発 電 所 の 一 次 冷 却 材 ポ ン プ
モータ不具合対策毎の発生頻度

析した結果，巻線（コイル）の不具合発生頻度が高い．不具合対策は，修理・加工，マニュアル整備，点検・検査の頻度が高い．
(６) 同様に，米国 PWR 原子力発電所の循環水ポンプモータが抽出されたので，部品毎の不具合発生頻度を分析した結果，巻線（コイル），電気3.

結論的接続部の不具合発生頻度が高い．不具合対策
は，修理・加工の頻度が高い．

(１) 国内原子力発電所のモータの不具合発生頻度は(７) さらに米国 PWR 原子力発電所の一次冷却材ポ米国の 1/20 程度であるが，今後，運転期間延ンプモータが抽出されたので，部品毎の不具合長，または保守方法が予防保全から状態監視保発生頻度を分析した結果，軸受の発生頻度が高全に変更されると，保守方法が米国と類似してい．また，不具合原因毎の発生頻度を分析した

くることから，国内のモータの不具合発生頻度結果，保守計画不良の発生頻度が高い．さらが上昇することが懸念される．従って，先行すに，不具合対策は，修理・加工，マニュアル整る米国の不具合傾向を分析した．

備の頻度が高い．

(２) 米国原子力発電所のモータ種類毎の不具合発生(８) 以上の米国のモータの不具合傾向から得られた頻度を分析した結果，ポンプモータの不具合発教訓として，PWR 原子力発電所のモータにつ生頻度が高い．ポンプモータを設備毎に分類しいては，高圧モータの巻線（コイル）の絶縁劣て不具合発生頻度を分析した結果，タービン設化管理および複雑な構造を有する一次冷却材ポ備，原子炉冷却系統，非常用炉心冷却設備とンプモータの軸受の保守管理をおこたらないこ

いった主要設備で不具合発生頻度が高い．さらとが重要である．に細かくポンプモータの部品毎の不具合発生頻度を分析した結果，巻線（コイル），軸受の不文献具合発生頻度が高い．また，ポンプモータの不具合原因毎の発生頻度を分析した結果，保守計(１) 経済産業省資源エネルギー庁総合資源エネル

画不良，保守人的過誤の不具合発生頻度が高

ギー調査会原子力安全・保安部会，「検査の在い．さらに，ポンプモータ不具合対策毎の発生り方に関する検討会中間とりまとめ」(2002).

頻度を分析した結果，マニュアル整備，修理・加工の頻度が高い．
(３) 米国 PWR 原子力発電所のポンプモータの系統毎の不具合発生頻度を分析した結果，循環水(２) 嶋田善夫，「信頼性ブロック図による発電機の 不 具 合 事 象 分 析」，INSS JOURNAL，Vol.
13，p.281 (2006).
(３) 島田宏樹，「米国の原子力発電所における遮系，復水系，一次冷却材系の不具合発生頻度が断 器 不 具 合 事 象 の 傾 向 分 析」，INSS JOUR-高い．同様に米国 BWR について分析した結NAL，Vol.13，p.286 (2006).

果，復水系の不具合発生頻度が高い．
(４) 米国 PWR 原子力発電所のポンプ種別毎のモー(４) 嶋田 善夫，「信頼性ブロックダイアグラムと原子力発電所非常用ディーゼル発電機運転経験

294

情報のハイパーリンクによるデータベース構築」，INSS JOURNAL，Vol.10，p.93 (2003).
(５) 日本原子力技術協会，「原子力施設情報公開ライ ブ ラ リ ー「ニ ュ ー シ ア」運 用 手 引 き」
(2006).
(６) ニ ュ ー シ ア（原 子 力 施 設 情 報 公 開 ラ イ ブ ラリー）
，http://www.nucia.jp/.