2021年春の年会

新型炉部会セッション
新型炉の安全基準に関する諸外国の動向（1）GIFにおける取り組み状況
令和3年3⽉17⽇
⽇本原⼦⼒研究開発機構
⾼速炉・新型炉研究開発部⾨
炉設計部
久保 重信

Sector of Fast Reactor and Advanced Reactor Research and Development

内 容• 第４世代原⼦炉国際フォーラム（GIF）について• ナトリウム冷却⾼速炉（SFR）の安全設計クライテリア（SDC）• 安全設計ガイドライン（SDG）• SFR以外の炉型への展開• IAEAにおける新型炉（SMR）の安全基準類策定への貢献

Sector of Fast Reactor and Advanced Reactor Research and Development1第４世代原⼦炉国際フォーラムが取り組む６炉型

ナトリウム冷却高速炉（SFR)

超高温ガス炉（VHTR）

ガス冷却高速炉（GFR）

持続可能性が高い炉型。革新技術の導入による安全性・経済性等の向上

高温ガス（900～1000℃）の産業利用

化学的に活性なﾅﾄﾘｳﾑの代わりにヘリウムガスを採用

超臨界水冷却炉（SCWR）

鉛冷却高速炉（LFR）

超臨界水（374℃、22.1MPa以上）を用いた装置のコンパクト化と熱効率向上

化学的に活性なﾅﾄﾘｳﾑの代わりに鉛を採用

溶融塩炉（MSR）
図は、液体燃料を使用した熱中性子炉の概念。高速炉概念・固体燃料概念も検討されている。

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2第４世代原⼦炉国際フォーラム参加国
MemberFramework
Agreement

System Arrangements
GFR

Argentina
Australia
BrazilCanadaEuratom
FranceJapan
People's Republicof China
Republic of Korea
Republic of South
AfricaRussianFederation
Switzerland
United Kingdom
United States

SCWR

SFR

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

VHTR

Memoranda ofUnderstanding (MOU)
LFR
MSR

X

XXX

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X

X

Sector of Fast Reactor and Advanced Reactor Research and Development3第４世代原⼦炉国際フォーラムの組織
政策グループ上級産業界諮問パネル

議長：上出英樹

報告
報告

文部科学省参与
JAEA 高速炉・新型炉研究開発部門副部門長

報告・事務局
事務局

専門家グループ

政策事務局
コミュニケーション

報告

評価手法
検討ワーキング・グループ

調整

報告

技術事務局

事務局
事務局

事務局

システム運営委員会

経済性モデルナトリウム冷却高速炉

核拡散抵抗性・
核物質防護

プロジェクト管理委員会
報告

先進燃料

OECD/NEA

プロジェクト取決め
作成済
準備・検討中機器・BOP

リスク・安全性

安全・運転性

教育・訓練

システム統合・評価（タスクフォースから移行）

超高温ガス炉

報告

水素製造

コミュニケーション

燃料・燃料サイクル

タスクフォース

材料

安全設計クライテリア（2019年RSWGに合流）コード検証

R&Dインフラストラクチャ―

超臨界圧水冷却炉

革新的製造・材料

ガス冷却高速炉
鉛冷却高速炉報告
報告

システム統合・評価
水化学・材料
概念設計・安全
燃料・炉心材料

熱流動・安全システム統合・評価

溶融塩炉

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ナトリウム冷却⾼速炉のSDC・SDG• 2010年10⽉、GIF 政策グループ会合にて安全設計クライテリア（SDC）の開発を決定• 国際的な安全基準の調和の重要性についての共通認識– SFRシステムに共通する安全設計の強化の実現– 今後の許認可への準備– SFRシステムは、最も技術成熟度の⾼い次世代の原⼦⼒エネルギー概念の⼀つであるため、先⾏して検討• 2011年、SDC タスクフォース始動– メンバー: CIAE (中国)、 CEA (仏国) 、 JAEA (⽇本) 、 KAERI、KINS (韓国) 、IPPE (ロシア) 、UKNNL (英国)、ANL、INL、ORNL (⽶国)、EC、IAEA• ⽇本が議⻑国となり開発をリード• 2013年までのSDCの開発に引き続き、第2期の活動として安全設計ガイドラインを開発
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GIFにおけるナトリウム冷却⾼速炉の設計オプション– ⼤型ループ型原⼦炉（600〜1,500 MWe）︓酸化燃料を使⽤– 中型〜⼤型プール型原⼦炉（300〜1,500MWe）︓酸化物燃料⼜は⾦属燃料を使⽤– ⼩型モジュラー型原⼦炉（50〜150 MWe）︓ ⾦属合⾦燃料を使⽤[Large Loop][Large Pool][Pool][Small Modular]

Sector of Fast Reactor and Advanced Reactor Research and Development6安全体系におけるSDC・SDGの位置づけ

 SDC (Phase I report, updated in 2018)
 SDG on Safety Approach and Design Conditions (1st SDG report, updated in 2020)
 SDG on Key Structures, Systems and Components (2nd SDG report, under external review
by IAEA and OECD/NEA WGSAR)
https://www.gen‐4.org/gif/jcms/c_93020/safety‐design‐criteria

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GIFの安全性及び信頼性に関する開発⽬標と安全アプローチ
SR-1︓運転安全性と信頼性が優れていること
通常運転時、軽微な異常時における安全性及び信頼性
SR-2︓炉⼼損傷の頻度が極めて低く、その程度も⼩さいこと起因事象頻度を最⼩化し、想定起因事象の炉⼼損傷への進展を防⽌する設計特性
SR-3︓敷地外緊急時対応の必要性が排除できること
過酷なプラント状態の制御、影響緩和のための安全設計により、放射性物質放出の可能性及び放出量を最⼩化•••••••

深層防護
リスク情報活⽤
ビルトインの安全機能
受動的安全特性の活⽤
クリフエッジ防⽌ハザード対策シミュレーション、試作、実証

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安全設計クライテリア(SDC)の策定⽅針
第4世代高速炉としての高い安全性

GIFにおける安全上位基準等
 GIF 開目標
 Basis for the Safety Approach SFR System Research Plan

具体化

 炉心特性
高出力密度・高燃焼度
正ボイド反応度等の反応度特性

 ナトリウム冷却材
優れた伝熱特性
化学的に活性 高温・低圧系


構造材のクリープ
ガードベッセル等による液位確保

 FBR固有の系統・機器


カバーガス系
2次主冷却系

高速炉の特徴を踏まえた設計要求

・炉心損傷への進展防止（クリフエッジ回避）
・炉心損傷時の影響緩和（敷地外緊急対応の回避）
深層防護レベル４対応の強化
例：受動的炉停止機構、自然循環崩壊熱除去、再臨界回避及び炉内終息技術

全体構成を参考

高速炉の特徴を踏まえた要件
「設計拡張状態」(DEC: Design Extension Condition)に対する設計対策

ベースとする軽水炉安全基準
IAEA SSR‐2/1
設計における安全の管理
主要な技術要件
プラント設計
 設計基準(Hazard, DBA, DEC等)
 安全解析等
具体的なプラントと系統の設計
 炉心とその機能
 原子炉冷却材系
 格納容器の構造と系統
 計測制御系
 非常用電源供給系
 補助系及び補機系、等

福島第一原子力発電所事故の教訓反映

自然災害等の外部事象対策の強化
長期間の電源喪失時の崩壊熱除去、使用済み燃料の冷却厳しいプラント状態を想定した事故管理方策など

GIF安全設計クライテリア(SDC)

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GIF SFR SDC と IAEA SSR-2/1の⽐較*M: Modified

A: Added

D: Deleted U: Unchanged

追加されたクライテリア
 Criteria 42-2 ナトリウム冷却⾼速炉のプラントシステム性能 Criteria 76-2 ナトリウム余熱系
 Criteria 76-3 ナトリウム反応の防⽌及び影響緩和
削除されたクライテリア
 Criteria 52 炉⼼の緊急冷却パラグラフ (計 306)
• 変更 101,• 追加 24,• 削除 4,• 変更無し 177

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GIF リスク安全ワーキンググループ（RSWG）• RSWGのゴール︓–

第４世代システムの６システム間で、安全性、リスク、規制に関して整合したアプローチとする–

第４世代炉の開発⽬標をもとに安全原則、⽬的、安全上の特性を提案 (SFR SDC/SDGの他炉型への展開）–

技術に依存しない統合安全評価⼿法（ISAM︓Integrated SafetyAssessment Methodology）の実施サポート–

IAEA、OECD/NEAのWGSAR、その他規制ステークホルダーとのイン
ターフェイス• 2005年 RSWG活動開始– メンバー︓CNSC(カナダ)、CIAE (中国)、CEA、 EDF、Framatome (仏国)、JAEA (⽇本)、
KAERI、KINS (韓国)、IPPE (ロシア)、NNR、NECSA(南アフリカ)、ONR、UKNNL(英国)、ANL、
BNL、INL、ORNL、DOE (⽶国)、EC及びIAEA

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GIF 6炉型の安全ドキュメント類の整備状況
SDC/SDG are extended to the other design tracks.
White Paper on
ISAM Implement.

System SafetyAssessment

Completed

Completed

SDC‐Completed
1st SDG‐Completed
2nd SDG‐under review

Completed

Completed

GIF is observing IAEA‐CRP
for SDC

Completed

Completed

SDC‐under preparation

Completed

Completed

Not neededCompleted

Completed

SDC‐under preparation

Underpreparation

Under preparation

Under planning

SFR
VHTR
LFR
SCWR
GFR
MSR

Safety Design
Criteria/Guidelines

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IAEAにおける新型炉の安全基準類策定への貢献
SMRの安全⽂書作成への参加• IAEAはSMRに対する安全基準を準備中。ほとんどのSMR技術はGIFの原⼦炉技術と重なる。
• IAEA 原⼦⼒安全・セキュリティー局は、SMRの安全関連分野（以下に関するTECDOC等開発）においてGIFとの協⼒に興味を⽰している。
– SMRの規制上の安全設計要求開発のためのアプローチ及び⼿法– SMRの安全評価、安全解析– IAEAの原⼦⼒発電プラントの安全設計ガイド類のSMR（軽⽔炉、⾼温ガス炉、液体⾦属冷却炉、溶融塩炉）への適⽤

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IAEA安全基準類のSMRへの適⽤性の分析（1/4）
Towards a technology neutral safety and regulatory framework
Applicability of IAEA safety standards to SMRs
背景
 IAEAでは、加盟国間の⾼い安全性を⽬指した国際的なコンセンサスを反映し、階層構造をなす膨⼤な安全基準類ドキュメントを策定し、公開している。
 特定の炉型に依存しない基準類とすることを意図しているが、既存軽⽔炉特有事項も含まれている。
 加盟国では、様々な冷却材や中性⼦スペクトルを利⽤したSMRの設計、開発、導⼊への関⼼が⾼まっている。

スコープ
 全てのタイプのSMRにIAEA安全基準類を適⽤可能とするフレーム作り（上位の基準類に着⽬）

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IAEA安全基準類のSMRへの適⽤性の分析（2/4）
https://www.iaea.org/nuclear‐safety‐and‐security/department‐of‐nuclear‐safety‐and‐security‐
webinars/towards‐a‐technology‐neutral‐safety‐and‐regulatory‐framework‐applicability‐of‐iaea‐
safety‐standards‐to‐smrs‐questionnaire‐to‐smr‐vendors
 IAEAの要請により、GIF／JAEAの専⾨家として検討に参加

2020年10月29日開催

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IAEA安全基準類のSMRへの適⽤性の分析（3/4）
Towards a technology neutral safety and regulatory framework
Applicability of IAEA safety standards to SMRs
各炉型特有の特徴（Novelty）の抽出
 IAEAで作成した質問状をSMRベンダーに提⽰し、情報を収集
 既存軽⽔炉にはない各炉型の特性を整理
 対象は、⽔冷却、ナトリウム冷却⾼速炉（SFR）、鉛冷却⾼速炉（LFR）、⾼温ガス炉（HTGR）、溶融塩炉（MSR）、マイクロリアクタ―
 各国規制機関、GIF、IAEA基準関係者にてコンサルタント会合を開催し、検討を進めている。
 IAEAの要請により、GIF／JAEAの専⾨家として検討に参加

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IAEA安全基準類のSMRへの適⽤性の分析（4/4）
Towards a technology neutral safety and regulatory framework
Applicability of IAEA safety standards to SMRs

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IAEAにおける新型炉の安全基準類策定への貢献
Joint GIF-IAEA Workshops on Safety of LMFRs
https://www.iaea.org/events/evt1703448
1st : June 2010
2nd : Dec 2011
3rd : Feb. 2013

4th : June 2014
5th : June 2015

6th GIF‐IAEA Workshop on Safety of SFR
November 2016

7th Joint GIF‐IAEA Workshop on LMFR Safety•March 2018
Final Review of GIF Report on Safety Design Guidelines on Safety
Approach & Design Conditions for GEN‐IV SFRs

8th GIF‐IAEA Workshop on LMFR Safety•

20‐22 March 2019
Discussion of GIF Report on “Safety Design Guidelines onStructures, Systems and Components for Gen‐IV SFRs”

9th GIF-IAEA Workshop on LMFR Safety•18-20 March 2020 >> postponed>> Early 2021
Review of GIF Report on “Safety Design Guidelines on Structures, Systemsand Components for Gen‐IV SFRs”

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おわりに
 JAEAでは、SFRの国際的な安全基準策定を⽬指して、GIFの場、さらにはIAEAとの連携を通じてSFRのSDC/SDGの策定を主導してきた。
 その成果は、GIFのSDC/SDGドキュメントとして公開され、GIFメンバー国以外のインド等のSFR開発国においても参照されている。
 GIFの場において、SFRのSDCは他の炉型にも展開されつつある。
 ⾮軽⽔型のSMRは、GIFの各炉型との技術的共通点が多く、SFRのSDC/SDG作成の経験を活かして、IAEAにおけるSMRの安全基準策定に貢献している。
 国際的に達成すべき安全性のレベルは、炉型や設計に依存することなく共通であるべきであり、炉型共通に適⽤可能な安全基準は、炉型や設計に関係なく、備えるべき要件や達成すべき事項を体系的に整理したものであるべき。
 ⼀⽅で、それを満たすために各炉型の安全設計をどのように⾏うべきかについても、国際的な設計事例も踏まえて、各炉型毎に下位のガイドとして整備していくべき。

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