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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情報のハイパーリンクによるデータベース構築
Database Construction Using Hyperlink of Reliability Block Diagram and Operating
Experiences of Emergency Diesel Generators for Nuclear Power Plants
嶋田＊
善夫（Yoshio Shimada）

高川＊
健一 （Kenichi Takagawa）

要約 信頼性ブロックダイアグラムと原子力発電所の非常用ディーゼル発電機に関する運転経験情報のハイパーリンクを用いた新しいデータベースを作成した．非常用ディーゼル発電機の運転経験情報は，海外（主に米国）とわが国のものを採用した．
その結果，非常用ディーゼル発電機について部品レベルの運転経験情報の検索が容易になり，海外とわが国の故障原因の差異が明らかになった．海外とわが国の両方で故障が多く発生しているディーゼル機関について，その部品レベルで故障原因を分析した結果，海外ではガバナ本体，過給器で故障発生件数が多いのに対し，わが国では潤滑油供給構成部品，熱交換器細管，起動用電磁弁の故障発生件数が多いことがわかった．
キーワード

信頼性ブロックダイアグラム，非常用ディーゼル発電機，運転経験情報，ハイパーリンク

Abstract
A new database was constructed by making use of hyperlink of reliability block diagram andoperating experiences of emergency diesel generators for nuclear power plants. The original data of theiroperating experiences were adopted from those overseas (mainly in USA) and in Japan.
As a result of using this new database, it has become much easier to access information on part level ofemergency diesel generators and to find the difference of causes of their failures between those overseas
and in Japan. By analyzing the causes of failures on the part level for the diesel engine, in which many
failures occur both overseas and in Japan, it is shown that more troubles and incidents have occurred atmain parts of governors and turbochargers overseas. On the contrary, more troubles and incidents haveoccurred at composition parts of lubricating oil system, heat exchanger tubes, and solenoid valves in its
starting system in Japan.
reliability block diagram, emergency diesel generator, operating experience, hyperlink

Keywords

1.

はじめにand Reliability Block Diagram，以下DBHRBDと略称する）は，非常用ディーゼル発電機について，信頼原子力発電所の運転経験情報データベースは，わ性分析の一つの方法である信頼性ブロックダイアグが国と海外の諸機関が作成しており，（株）原子力安ラムと事象分析評価表をハイパーリンクした．これ

全システム研究所の原子力情報研究プロジェクトににより，パソコン画面に表示した信頼性ブロックダ

おいても，運転経験情報と事象分析評価表（事象概イアグラム上のサブシステム／機能別構成要素／構要，原因，対策，プラントへの反映要否検討を記載

成部品をマウスでクリックすることで，個別部品レしたものを，年間２〜３千作成）を集めたデータベベルの情報を抽出することが容易に行える．非常用（1）．これら従来のデータベース

ディーゼル発電機以外の機器についても，このデーは，整理番号，プラント，系統，設備，部品等のキタベースは拡張したいと考えているが，非常用ディーワード検索と全文検索によって，収集した情報のーゼル発電機を最初に選んだ理由は，安全関連機器中から希望する情報を抽出する．しかし，従来の検であり，故障報告件数も比較的多く，システムとし索方法では，検索者の意図する個別部品レベルの情て完結していることである．

ースを作成している報を適切に抽出することは困難である．今回新しく作成したデータベース（Database Using Hyperlink＊ （株）原子力安全システム研究所

技術システム研究所

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2.

DBHRBDの概要

変換系，潤滑系，エネルギー伝達系，等）に展開した第二階層の信頼性ブロックダイアグラムが現れる

データベース検索のキーとなる信頼性ブロックダ

ので，その中から油面計が含まれると思われる「潤イアグラムは，非常用ディーゼル発電機故障を頂上滑系」をマウスでクリックする（図１）．③すると，事象とし，３つのサブシステム（ディーゼル機関，潤滑系をさらに詳細に個別部品レベルに展開した第制御盤，発電機）から成り，それぞれのサブシステ三階層の信頼性ブロックダイアグラムが現れるので，ムについては，機能別構成要素に展開した．さらにその中から「油面計」をマウスでクリックする（図それぞれの機能別構成要素は，個別部品レベルまで１）．④油面計の不具合に関する事象報告件名一覧表

分解した．ディーゼル機関，制御盤，発電機それぞが現れるので，その中から希望の件名をマウスでクれの展開部品個数は，298，162，66である．図１がリックする．⑤当該件名の「事象分析評価表」が現信頼性ブロックダイアグラムからハイパーリンクにれる（図２）．

より，どのように事象分析評価表を抽出するのかを説明した概要図である．なお，この非常用発電機は，わが国の２ループPWRプラントで使用されているものである．また，信頼性ブロックダイアグラムと事ディーゼル機 関象分析評価表を適切にリンクさせるには，非常用ディーゼル発電機の細部の設計を理解していないと難しいが，細部を理解した専門家が適切なリンクを張ることは，専門家の高度な知識がデータベースの中に潜在的に取り込まれることになり，データベース

信頼性
ブロック
図

非常用ディーゼル
発電機故障

マウスをクリック

発電機

制御盤

サブシステムハイパーリンク

発電機
エネルギー変換系

潤滑系

マウスをクリック

エネルギー伝達系

機能別構成要素
ハイパーリンクの利用者は，その専門家の知識も利用できることと潤滑系

マウスをクリック

オイルリング

油面計

なる．1994年から2002年の間に発生し，米国原子力
軸受潤滑構成品規制委員会等に対して報告された海外の非常用ディ（2）（ 3）ーゼル発電機に関する故障
（4）

験情報

ハイパーリンク

および1979年から2002年に原子力安全・保安院等に報告された運転経が，信頼性ブロックダイアグラムのどの部品に対応するのかを検討し，EXCEL（米国マイクロソフト社の表計算ソフト）で作成した信頼性ブロックダイアグラムと運転経験情報を分析したデータベースである事象分析評価表をハイパーリンクさせた．
これにより，パソコン画面に表示される信頼性ブロックダイアグラム上のサブシステム／機能別構成要素／構成部品をマウスでクリックすることで，事象分析評価表が簡単に参照できる．図２が事象分析評
価表の例である．また，図３は非常用ディーゼル発電機信頼性ブロックダイアグラムの実例を示す．
DBHRBDの使い方を具体例により説明する．ここでは，図１と図２により発電機の油面計に関する事
象分析評価表を抽出する過程を説明する．①階層化された信頼性ブロックダイアグラムの第一階層である，非常用ディーゼル発電機を構成する３つのサブシステム（ディーゼル機関，制御盤，発電機）の中から「発電機」をマウスでクリックする（図１）．②
これにより，発電機を機能別構成要素（エネルギー構成部品事象分析評価表

事象分析評価表

事象分析評価表

図１ 信頼性ブロックダイアグラムのハイパーリンクによるデータベース概要図（信頼性ブロックダイアグラムは，サブシステム，機能別構成要素，構成部品の３つの階層から構成され，パソコン画面に表示された１番目の階層の「発電機」をマウスでクリック
すると，発電機を機能別に展開した２番目の階層の信頼性ブロックダイアグラムが表示される．その画面の中から「潤滑系」をマウスでクリックすると，潤滑系を構成部品に展開した３番目の階層の信頼性ブロックダイアグラムが表示される．この画面上の「油面計」をマウスでクリックすると，それに対応する「事象分析評価表」が表示される．）

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図２ 事象分析評価表の例（米国原子力規制委員会へ事業者が提出したLicensee Event Report の概要，およびわが国のプラントに対する反映要否を記載．）

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図３ 非常用ディーゼル発電機信頼性ブロックダイアグラムの実例（潤滑系を構成部品レベルに展開した３番目の階層の信頼性ブロックダイアグラム．この画面の中から「油面計組立品412」をマウスでクリックすると、図２の事象分析評価表が表示される．）

3.

DBHRBDを用いた分析結果発電機）の故障発生件数をわが国と海外で，それぞれ比較した．この図からわが国では，ディーゼル機

DBHRBDの特長は，信頼性ブロックダイアグラム

関の故障件数が多く，海外ではディーゼル機関と制を検索のかぎとして，検索者が意図した非常用ディ御盤で故障が多く発生している事がわかる．ディー

ーゼル発電機の個別部品レベルの運転経験情報とそ

ゼル機関は，わが国と海外どちらも故障発生件数がれを分析した事象分析評価表を適切に抽出できるこ多いので，さらに機能別構成要素と個別部品レベルとにある．本章ではこのデータベースの特長を活用の故障発生件数を分析した結果を図５と図６に示す．

し，非常用ディーゼル発電機の個別部品レベルの故図５から海外では回転数制御系，潤滑油供給系，吸障要因分析を実施したので，その結果について述べ排気系，わが国ではその他の故障件数が多い．わがる．表１は構築したデータベースの内容を要約して国についてその他の内容を個別部品レベルで調べる

おり，サブシステム，サブシステムの機能別構成要と，熱交換器細管に関連する故障がほとんどである．

素，サブシステムの構成部品という具合に，左から

これは，海外では淡水や空気で冷却される非常用デ右に行くに従って，より詳細に展開した結果を示し，

ィーゼル発電機も多いが，わが国では海水で冷却さそれぞれの構成要素で発生した非常用ディーゼル発れるため冷却器の腐食が発生しやすいのではないか

電機のわが国と海外での故障件数を表している．図と推測される．図６から海外ではガバナ本体，過給４は表１のサブシステム（ディーゼル機関，制御盤，器，わが国では潤滑油供給構成部品，熱交換器細管，

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起動用電磁弁の故障が多い．また，その他特徴的なれは，非常用ディーゼル発電機システム全体であれ故障要因を記載すると，制御盤の故障では，自動電ば，母集団の延べ運転時間，延べ起動回数などのデ圧調整装置（AVR）の故障が，わが国と海外で共通ータは比較的得られやすく，これから時間故障率やして多く発生している．わが国でのみ多く故障が発デマンド故障率を計算することも不可能ではない．

生している部品は，スピードリレーである．発電機

しかし，今回比較の対象とした個別部品レベルに対については，わが国と海外ともに故障発生件数は少する母集団の延べ運転時間や延べデマンド回数のデなく，信頼性が高いと言えるが，主要部品である回ータはない．また，わが国と海外では，データの収転子および固定子コイルの絶縁劣化が，わが国と海集期間も異なっている．さらに，母集団で発生した外の両方で発生している．

個別部品レベルの故障の全てを把握して，データベ

本研究では，信頼性を直接評価する尺度である故ースに登録されているとはかならずしも言えないの障率ではなく，故障発生件数を用いて比較している．

で，故障件数自体も不確実さがある．上記のようなしたがって，比較対照とした物の表やグラフが，そ不確実さはあるが，故障件数の比較により故障原因れぞれの信頼性を直接示しているわけではない．この傾向を把握することは可能である．

表１ 信頼性ブロックダイアグラムによる非常用ディーゼル発電機海外およびわが国の運転経験情報の分析（海外運転経験情報は1994年〜2002年に事象が発生し，NRC等に報告されたもの．わが国の運転経験情報は1979年〜2002年に事象が発生し原子力安全・保安院等に報告されたもの．括弧内は故障発生件数を示す．
）
システム（海外, わが国）

サブシステム（海外, わが国）

サブシステムの機能別構成要素（海外, わが国）

回転数制御系（25, 5）, 潤滑油供給系（22, 6）, 吸排気系（19, 1）, 燃料油供給系（13, 6）, 爆発力伝達系（10, 1）,ディーゼル機関（118, 41） その他（9, 12）, 燃焼室構成系（5, 2）,
起動空気供給系（5, 6）, 支持系（4, 0）,冷却水供給系（3, 1）, 吸排気弁駆動
系（2, 0）, 回転運動系（1, 1）
非常用ディーゼル発電機故障（221, 53）
制御盤（91, 9）発電機（12, 3）

機関制御回路（27, 3）, 励磁回路（26,2）, 機関保護検出回路（14, 0）, 発電機保護検出回路（7, 2）, 出力遮断器操作回路（6, 0）, 補機操作回路（5, 0）,
同期検定回路（2, 2）, 発電機出力計測回路（2, 0）, 警報回路（1, 0）, 保護制御回路（1, 0）,回路収納（0, 0）
エネルギー変換系（6, 3）,潤滑系（3, 0）,エネルギー伝達系（1, 0）, 軸支持系（1,0）,保護計装系（1, 0）,冷却系（0, 0）

サブシステムの構成部品（上欄：海外, 下欄：わが国）
ガバナ本体（12）, 過給器（9）, 潤滑油供給サブシステム（6）, 潤滑油（6）, 潤
滑油配管（5）, ピストンスカート（4）, ピス
トンピン（4）,熱交換器細管（4）潤滑油供給サブシステム（6）,熱交換器細管（6）,起動用電磁弁（4）補助リレー（9）, AVR本体（8）,シリンダ
冷却水圧力異常低（7）, 単相電圧調整器（4）, 調整抵抗-1（4）, 出力遮断器操作回路（3）, 調整抵抗-2（3）, 電圧検出PT1次ヒューズ（3）, PT2次ヒューズ（4）スピードリレー（3）, AVR本体（2）
スリップリング（3）,界磁コイル（2）,圧力調整弁（2）界磁コイル（2）,電機子コイル（1）

9814012
海外
国内

12010件 数100件 数

海外
国内

88064602400ガ
バ
ナ
本体

20

過給器

0ディーゼル機関

図４

制御盤

発電機

非常用ディーゼル発電機サブシステムの海外とわが国の故障件数比較（海外運転経験情報は1994年〜2002年に事象が発生し，NRC等に報告されたもの．わが国の運転経験情報は1979年〜2002年に事象が発生し原子力安全・保安院等に報告されたもの．）

25

件 数20

海外
国内

潤滑油
供給構成部
品

潤滑油

潤滑油
配管

ピス
トンス
カート

ピス
トンピン

熱交換器
細管

国内
海外
起動
用
電磁弁

図６

ディーゼル機関構成部品別構成要素の海外とわが国の故障件数比較（海外運転経験情報は1994年〜2002年に事象が発生し，NRC等に報告されたもの．わが国の運転経験情報は1979年〜2002年に事象が発生し原子力安全・保安院等に報告されたもの．
）

4.

まとめ

（1）DBHRBDは階層化された信頼性ブロックダイア

15グラムとハイパーリンクにより構成され，非常10用ディーゼル発電機に関する，部品レベルの運5

転経験情報の類似事象検索と故障要因分析が効0

図５

率よく行えるようになった．
回
転数
制
御系

潤
滑
油供給系

吸排気系

燃料
油供給系

爆
発力伝
達系

その他

起動
空気供給系

燃焼室
構
成系

支持系

冷却
水供給系

吸排気弁
駆動系

回転運動系

国内
海外

ディーゼル機関機能別構成要素の海外とわが国の故障件数比較（海外運転経験情報は1994年〜2002年に事象が発生し，NRC等に報告されたもの．わが国の運転経験情報は1979年〜2002年に事象が発生し原子力安全・保安院等に報告されたもの．
）（2）一例として，わが国と海外の両方で故障が多く発生している非常用ディーゼル発電機のディーゼル機関について，機能別に故障原因を分析した．その結果，海外では回転数制御系，潤滑油供給系，吸排気系，またわが国ではその他（その他の内容を個別部品レベルで調べると，熱交換器細管に関連する故障がほとんど）の故障発生件数が多い．
さらに細かく，個別部品レベルで故障原因を分析
すると，海外ではガバナ本体，過給器，またわが国では潤滑油供給構成部品，熱交換器細管，起動用電磁弁の故障発生件数が多い．

文献（1）奥田恭令, 柳千裕,

原子力発電所技術情報に関するデータベースの構築について,INSS

JOURNAL, Vol.6, 195, (1999).
（2）USNRC, Licensee Event Reports, , (1994-2002).
（3）USNRC, Daily Event Reports, , (1994-2002).
（4）経済産業省,
2002).

原子力施設運転管理年報, , (1979-