INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑12

平成 30 年度 関西電力美浜発電所原子力防災訓練のプラント事象進展シナリオ解析
Plant incident progress scenario analysis for Mihama nuclear emergency exercise ofKansai Electric Power Co., Inc. 2018
川崎郁夫（Ikuo Kawasaki）＊1

尾上彰（Akira Onoue）＊2

高木
池田俊弥（Toshiya Takaki）＊1
浩之（Hiroyuki Ikeda）＊2

要約
平成 30 年度に実施された関西電力美浜発電所原子力防災訓練のプラント事象進展シナリオ解析を実施した．事象発生とその後の工学的安全設備の多重故障 , 緊急安全対策等を想定した解析を実施し，得られた結果から原子力災害対策特別措置法（原災法）に基づく特定事象発生時刻やプラント応答等の事象進展の評価を実施した．その結果，（1）事象発生からの時間は，原災法第 10 条通報事象まで 55 分，原災法第 15 条該当事象まで１時間 25 分であった．
（2）炉心損傷前に，選定したアクシデントマネジメント（AM）策による炉心注入および格納容器スプレイを実施することにより，炉心温度，格納容器圧力および温度の上昇が抑制され，事象が収束することを確認した．（3）緊急事態事象 GE25 あるいは GE21 発信後に AM 策が実施できなかった場合のMAAP 解析を実施した結果，GE25 のケースでは事象発生から炉心損傷までの時間は７時間 23 分，格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍に到達するまでの時間は 34 時間 07 分，GE21 のケースでは事象発生から炉心損傷までの時間は２時間 34 分，格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍に到達するまでの時間は 32 時間 35 分であった．
キーワード

原子力防災訓練，シビアアクシデント，アクシデントマネジメント，原子力災害対策特別措置法，
MAAP

Abstract
A scenario analysis that assumed a severe accident phenomena progression
scenario was carried out in FY2018 for the Mihama nuclear emergency exercise of Kansai
Electric Power Co., Inc. The analysis assumed event occurrence and subsequent multiple
failures of engineering safety equipment, emergency safety measures, etc. From the obtainedresults, progression of events, such as information of the speciﬁc event occurrence time and thecorresponding plant response, was identiﬁed based on the Nuclear Emergency Response SpecialMeasures Act Evaluation. The following points were seen.（1）It was 55 minutes from the startof the event as deﬁned by Article 10 of the Nuclear Disaster Act, and 1 hour and 25 minutes
from the start of the event to the time of declaration of a nuclear emergency situation under
the provisions of Article 15 of the Act on Special Measures Concerning Nuclear Emergency
Preparedness.（2）It was conﬁrmed that the core injection and containment spray, which were
the selected accident management（AM）measures, were carried out before core damage, andthe rises in core temperature, containment pressure and temperature were suppressed andthe events converged.（3）As a result of performing MAAP analysis when AM measures could
not be implemented after GE25 and GE21 dispatch, in the case of GE25, the time from event
occurrence to core damage was 7 hours and 23 minutes, and the time to reach double themaximum working pressure in the containment vessel was 34 hours and 7 minutes. In the caseof GE21, the time from event occurrence to core damage was 2 hours and 34 minutes, and thetime to reach double the maximum working pressure was 32 hours and 35 minutes.
Keywords

nuclear emergency exercise，severe accident，accident management，Act on Special Measures
Concerning Nuclear Emergency Preparedness，
MAAP（Modular Accident Analysis Program）＊ 1 （株）原子力安全システム研究所＊ 2 関西電力（株）

技術システム研究所

179

180

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1. 緒言
原子力安全の基本的な目的は，放射性物質に起因する危険性を顕在化させない，すなわち放射線による有害な影響から人と環境を守ることにあり，そのᐃ᱁⇕ฟຊ୍ᐃ㐠㌿୰ᆅ㟈Ⓨ⏕

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目的は５層からなる深層防護の考え方により達成される（1）．その第５層にあたる災害対応については訓練が実施されなければならないとされる．
原子力事業者においては，原子力災害対策特別措（2）
第７条第１項の規定置法（以下，原災法という）に基づき，原子力施設ごとに原子力事業者防災業務計画（3）を作成し，その第２章第７節では，原子力事業者の原子力防災訓練の実施を規定し，発電所における訓練として，原子力防災管理者は原子力防災要員等に対し，シビアアクシデントを想定した原子力防災訓練を実施するとしている．
関西電力（株）
美浜発電所３号機の具体的な防災訓練シナリオを作成するにあたって，美浜原子力防災訓練計画を踏まえて，関西電力（株）および協力会社の原子力防災訓練関係者による原子力防災訓練シナ
リオワーキングにおいて，安全機器の故障と災害事象の影響を緩和するための措置（以下，アクシデン
トマネジメント策，AM 策という）を考慮し，事象ḟ෭༷ᮦ₃ὤ㆙ᡄ஦㇟ࠉ$/඲஺ὶ㟁※႙ኻ%㠀ᖖ⏝'*ᨾ㞀࡟ࡼࡾ೵Ṇ%0'$):3೵Ṇḟ⣔ᙉไ෭༷୺⵨Ẽ㏨ࡀࡋᘚ඲㛤㸦ᘚ㛤ᗘㄪᩚᐇ᪋㸧඲஺ὶ㟁※႙ኻศ⥅⥆ཎ⅏ἲ➨᮲㏻ሗヱᙜ஦㇟6(6*࡬ࡢ⤥Ỉᶵ⬟႙ኻ7'$):3ᨾ㞀࡟ࡼࡾ೵Ṇ
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美浜発電所３号機において，地震により全交流電源喪失および原子炉冷却機能の喪失が発生するが，交&9ࢫࣉࣞ࢖

流電源復旧により炉心注入が間に合い炉心損傷に至らず事象が収束するとした．
（株）
原子力安全システム研究所では，原子力防災訓練シナリオワーキングで決定した訓練シナリオおよび解析条件に基づいて，シビアアクシデント解析
コード MAAP4（4） を用いて解析を実施しプラント事象進展評価を行った．
本報では，関西電力（株）美浜発電所３号機を対象として実施された事象進展シナリオの結果から，AM 策を講じた場合のプラント事象進展の評価および緊急事態事象（GE）発信後に AM 策を講じなかった場合のプラント事象進展の評価について報告する．

2. 事象進展シナリオの作成

ഃ㓄⟶P K⣔⤫ࡢࡳࡢ㟁※౪⤥≧ែࡀศ⥅⥆発生から事象収束へのプロセスを検討した．
今回想定した事象進展シナリオは，関西電力（株）㸯ḟ෭༷ᮦప෌ᚠ⎔࣮ࣔࢻษ᭰

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図1

訓練想定の概要

後全交流電源喪失に至るものとした．また，実践的な訓練を実施するため，工学的安全設備の多重故障

関西電力
（株）
より提示された事象進展シナリオのおよび全交流電源喪失による不作動として，充てん

条件は，起因事象は地震による外部電源喪失，その/ 高圧注入ポンプ，余熱除去ポンプ，格納容器スプINSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑12

レイポンプ等の不作動，タービン動補助給水ポンプ

表１181

主要事象の発生時刻

等の故障を仮定し，炉心損傷に至る前に AM 策を実経過時間施するという事象を想定した．これらの条件を基に事象発生前 定格熱出力一定運転中

MAAP4 コードを用いて解析を実施した．

０分

地震発生
原子炉自動停止
外部電源喪失A 非常用 DG 自動起動失敗
B 非常用 DG 自動起動成功
B-M/DAFWP 自動起動
T/DAFWP 自動起動
１次冷却材漏洩発生（１次冷却材低温側配管 0.23m3/h）

15 分

１系統のみの電源供給状態 15 分継続（AL25）

25 分

B 非常用 DG 故障により停止（全交流電源喪失）
B-M/DAFWP 停止

50 分

２次系強制冷却開始（主蒸気逃がし弁開：開度 100％）

図１に訓練想定の概要を示す．訓練は，美浜発電所３号機定格熱出力一定運転中のところ地震により原子炉自動停止，外部電源喪失および１次冷却材漏
洩が発生する．非常用ディーゼル発電機が１台起動するが，もう１台は起動に失敗し，１系統のみの電源供給状態が 15 分継続したことにより警戒事象（AL25）となる．その後運転中の非常用ディーゼル発電機が故障により停止し，全交流電源喪失となり，30 分継続により原災法第 10 条事象（SE25），１時間継続により原災法第15条事象（GE25）となる．
また，余震により１次冷却材配管が大破断となるが，全交流電源喪失により安全注入不可となる．
その後，交流電源復旧により，炉心注入および格納容器スプレイ手段が回復し，炉心損傷に至らずに事象が収束するという想定である．赤字は起因事象，青字は失敗（故障）を想定した設備である．

3. 事象進展シナリオの解析結果
MAAP4 コードを用いて事象進展シナリオ解析を実施した結果，主要事象の発生時刻は表１の通りであり，以下解析結果の概要を説明する．

3.1 解析結果の概要
関西電力（株）
美浜発電所３号機は定格熱出力一定運転中のところ地震が発生し，地震加速度高により原子炉が停止し，同時に外部電源が喪失した．このとき，A 非常用ディーゼル発電機の起動に失敗し，B 非常用ディーゼル発電機のみが起動した．補助給主要事象全交流電源喪失 30 分継続（SE25）
55 分
59 分
１時間 25 分

原災法第 10 条通報該当事象
T/DAFWP 故障により停止（AL24）
SG 狭域水位０％未満（SE24）
主蒸気逃がし弁開度調整（開度 30％）
全交流電源喪失１時間継続（GE25）
原災法第 15 条通報該当

余震発生
１次冷却材漏洩口径拡大
１時間 30 分（１次冷却材低温側配管両端破断）
安全注入不能（AL42,SE21,GE21）
１時間 45 分 空冷非常用発電装置起動（交流電源復旧）
恒設代替低圧注水ポンプ起動（炉心注入）
２時間 05 分 原子炉下部キャビティ注水ポンプ起動（CV スプレイ）
２時間 25 分 B 非常用 DG 復旧
２時間 35 分 B-CH/SIP 起動
２時間 40 分

B-RHRP 起動
恒設代替低圧注水ポンプ停止

２時間 47 分

原子炉下部キャビティ注水ポンプ停止
B 系 CSP 起動

水系は B 電動補助給水ポンプおよびタービン動補助

２時間 49 分 CV 再循環サンプ水位 59％以上給水ポンプが起動した．また，１次冷却材低温側配３時間 10 分

管に亀裂が発生して１次冷却材漏洩（0.23m3/h）が発生した．
25 分後に B 非常用ディーゼル発電機の故障により全交流電源喪失となり，B 電動補助給水ポンプが停止した．55 分後に全交流電源 30 分継続により原災法第 10 条事象（SE25），１時間 25 分後に全交流電源１時間継続により原災法第 15 条事象（GE25）となった．
50 分後に主蒸気逃がし弁を開放し，２次系強制−
略語

燃料取替用水タンク水位低（32.2％）
再循環モード切替
事象収束

DG
M/DAFWP
T/DAFWP
SG
CH/SIP
RHRP
CSP
CV
原災法ALSEGE：ディーゼル発電機：電動補助給水ポンプ：タービン動補助給水ポンプ：蒸気発生器：充てん / 高圧注入ポンプ：余熱除去ポンプ：格納容器スプレイポンプ：格納容器：原子力災害対策特別措置法
：警戒事象
：特定事象
：緊急事態事象

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冷却を開始したことにより，１次冷却材圧力が約15MPa から約 4MPa まで低下したため，59 分後に１次冷却材圧力を安定させるため，主蒸気逃がし弁の開度を 30％に調整した．
55 分後にタービン動補助給水ポンプが故障停止したため，59 分後に蒸気発生器狭域水位が０％未満（SE24）となった．
１時間 30 分後に余震が発生し，１次冷却材低温側配管の亀裂が一気に拡大して両端破断となった．
この時，全交流電源喪失により非常用炉心冷却装置は作動しなかった（AL42,SE21,GE21）．
１時間 45 分後に空冷非常用発電装置によって交

図３

１次冷却材高温側温度の経時変化

図４

蒸気発生器広域水位の経時変化

流電源が復旧した．２時間５分後に恒設代替低圧注
水ポンプによる炉心注入，原子炉下部キャビティ注水ポンプによる格納容器スプレイを実施した．
２時間 25 分後に B 非常用ディーゼル発電機が復旧し，２時間 35 分後に B 充てん／高圧注入ポンプによる炉心注入，２時間 40 分後に B 余熱除去ポンプによる炉心注入を実施して，恒設代替低圧注水ポンプを停止した．また，２時間 47 分後に原子炉下部キャビティ注水ポンプを停止し，B 系格納容器スプレイポンプによる格納容器スプレイを実施した．
格納容器再循環サンプ水位が 59％以上および燃料取替用水タンク水位が 32.2% に達すると再循環モード切替を実施し，炉心注入および格納容器スプレイを継続し，１次冷却材高温側温度（炉心温度），格納容器圧力，格納容器雰囲気温度が低下傾向となり事象は収束した．
プラント主要パラメータである１次冷却材圧力の経時変化を図２に，１次冷却材高温側温度の経時変化を図３に，蒸気発生器広域水位の経時変化を図４に，格納容器圧力の経時変化を図５に，格納容器雰囲気温度の経時変化を図６に示す．
図５

格納容器圧力の経時変化

3.2 選定した AM 策の妥当性評価
今回の訓練シナリオでは，炉心損傷に至る前に炉心注入が成功する想定であり，交流電源を復旧して炉心注入をする必要がある．また，１次冷却材低温側配管両端破断による格納容器圧力，格納容器雰囲気温度の上昇抑制のため，格納容器スプレイを実施する必要がある．
図２

１次冷却材圧力の経時変化

非常用ディーゼル発電機故障による非常用炉心冷

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る．
一方，懸念される負の効果は，注水継続による１次冷却材の漏えいとそれに伴う格納容器内圧力の上昇である．
事象発生から１時間 45 分後に空冷非常用発電装置によって交流電源が復旧し，２時間５分後に恒設代替低圧注水ポンプによる炉心注入を実施した．これにより，低下傾向を示していた原子炉容器水位は回復した．
２時間 25 分後に B 非常用ディーゼル発電機が復図６

格納容器雰囲気温度の経時変化

旧し，２時間 35 分後に B 充てん／高圧注入ポンプ，２時間 40 分後に B 余熱除去ポンプによる炉心注入却装置および格納容器スプレイの使用不能を想定しを実施して，恒設代替低圧注水ポンプを停止した．

たため，今回用いられた AM 策は，空冷非常用発電

格納容器再循環サンプ水位が 59％以上および燃装置を起動して交流電源を復旧して，恒設代替低圧料取替用水タンク水位が 32.2% に達すると再循環注水ポンプによる炉心注入および原子炉下部キャビモード切替を実施し，炉心注入を継続し，１次冷却ティ注水ポンプによる格納容器スプレイを実施する

材高温側温度（炉心温度）が約 100℃で安定し事象ことである．

は収束した．

図７に AM 策に用いられる設備の模式図を示す．
図中の赤字で示した設備が恒設代替低圧注水ポン
プ，青字で示した設備が原子炉下部キャビティ注水ポンプである．

【格納容器スプレイ】
格納容器スプレイは，格納容器スプレイ系に接続した原子炉下部キャビティ注水ポンプにより格納容器上部からスプレイを実施するものである．
この AM 策で期待される正の効果は，原子炉容器の冷却，格納容器圧力および温度上昇の抑制である．
一方，懸念される負の効果は，注水に伴い重要な設備・機器・計器類が水没する可能性である．
事象発生から１時間 45 分後に空冷非常用発電装置によって交流電源が復旧し，２時間５分後に原子炉下部キャビティ注水ポンプによる格納容器スプレイを実施した．これにより，格納容器圧力および格納容器雰囲気温度の上昇が抑制された．
２時間 25 分後に B 非常用ディーゼル発電機が復旧し，２時間 47 分後に原子炉下部キャビティ注水

図７

AM 策に用いられる設備の模式図ポンプを停止し，B 系格納容器スプレイポンプによる格納容器スプレイを実施した．

【炉心注入】

格納容器再循環サンプ水位が 59％以上および燃料取替用水タンク水位が 32.2% に達すると再循環

炉心注入は，高低圧注入系に接続した恒設代替低モード切替を実施し，格納容器スプレイを継続し，圧注水ポンプにより燃料取替用水タンクから１次冷格納容器圧力，格納容器雰囲気温度が低下傾向とな

却系統へ注入し，原子炉容器を冷却し，炉心溶融進り事象は収束した．

展を抑制するものである．
この AM 策で期待される正の効果は，１次冷却系統への注入による原子炉容器および炉心の冷却であINSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑ 12

184

4.

AM 策なしのケースの解析結果

表２

主要事象の発生時刻（GE25 発信後 AM 策なし）

経過時間

今回の訓練シナリオでは，炉心損傷が発生しない

主要事象

１時間 25 分 全交流電源喪失１時間継続（GE25）シナリオとしているが，訓練時には緊急事態事象

２時間 50 分 SG 広域水位 10% 未満（GE）の発生を受けて，このまま AM 策が実施でき３時間 59 分 SG ドライアウト

なかった場合の炉心損傷予測，格納容器最高使用圧

４時間 55 分

力の２倍到達予測が求められる．そのため，以下の２ケースについて MAAP 解析を実施した．

4.1

GE25 発信後 AM 策なしのケース

事象発生から１時間 25 分後，全交流電源喪失１時間以上継続により GE25 が発信する（表１参照）．
この後，全ての AM 策が実施できないという想定でMAAP 解析を実施した結果について，プラント主要パラメータである１次冷却材圧力の経時変化を図８に，１次冷却材高温側温度の経時変化を図９に，格納容器圧力の経時変化を図 10 に，格納容器雰囲気温度の経時変化を図 11 に示す．
また，GE25 以降の主要事象の発生時刻は表２の加圧器逃がしタンクラプチャディスク
破損

５時間 22 分 炉心出口温度 350℃超過
５時間 49 分 炉心露出
６時間 52 分 被覆管破損
７時間 23 分 炉心損傷
７時間 23 分 １次冷却材配管クリープ破損
10 時間 46 分 下部ヘッドへの溶融物移動開始
12 時間 32 分 原子炉容器破損
13 時間 53 分 CV 最高使用圧力到達
34 時間 07 分 CV 最高使用圧力２倍到達
略語SGCV
GE：蒸気発生器：格納容器： 緊急事態事象通りであり，事象発生から炉心損傷までの時間は７
時間 23 分，格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍

図８

１次冷却材圧力の経時変化

図９

１次冷却材高温側温度の経時変化

図 10

格納容器圧力の経時変化

図 11

格納容器雰囲気温度の経時変化

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑12に到達するまでの時間は 34 時間 07 分であった．
事象発生から１時間 30 分後，余震発生により１次冷却材低温側配管が両端破断となるが，全交流電源喪失により非常用炉心冷却装置による安全注入不能により GE21 が発信する（表１参照）．この後，全ての AM 策が実施できないという想定で MAAP解析を実施した結果について，プラント主要パラメ ー タ で あ る １ 次 系 圧 力 の 経 時 変 化 を 図 12 に，

表３185

主要事象の発生時刻（GE21 発信後 AM 策なし）

経過時間

主要事象

余震発生 １次冷却材漏洩口径拡大（１次冷却材低温側配管両端破断）
１時間 30 分
安全注入不能（AL42,SE21,GE21）
１時間 30 分 炉心露出
２時間 16 分 炉心出口温度 350℃超過
２時間 26 分 被覆管破損

１次冷却材高温側温度の経時変化を図 13 に，格納２時間 34 分 炉心損傷

容器圧力の経時変化を図 14 に，格納容器雰囲気温３時間 37 分 下部ヘッドへの溶融物移動開始

度の経時変化を図 15 に示す．

５時間 18 分 原子炉容器破損

また，GE21 以降の主要事象の発生時刻は表３の通りであり，事象発生から炉心損傷までの時間は２時間 34 分，格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍に到達するまでの時間は 32 時間 35 分であった．

８時間 54 分 CV 最高使用圧力到達
32 時間 35 分 CV 最高使用圧力２倍到達
略語

CVASE
GE

：格納容器：警戒事象：特定事象：緊急事態事象

図 12

１次冷却材圧力の経時変化

図 13

１次冷却材高温側温度の経時変化

図 14

格納容器圧力の経時変化

図 15

格納容器雰囲気温度の経時変化

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑ 12

186

5. 結

言

平成 30 年度に実施された関西電力㈱美浜発電所３号機を対象とした訓練シナリオ解析の結果から，災害事象進展ならびに AM 策が実施できなかった場合のプラント応答について評価を実施した．その結果，以下に示す知見が得られた．
（1）事象発生からの時間は，原災法第 10 条通報事象まで 55 分，原災法第 15 条該当事象まで１時間 25 分であった．
（2）炉心損傷前に，選定した AM 策である恒設代替低圧注水ポンプ等による炉心注入および原子炉下部キャビティ注水ポンプ等による格納容器スプレイを実施することにより，１次冷却材高温側温度（炉心温度），格納容器の圧力と温度の上昇も抑制され，事象が収束することを確認した．
（3）GE25 あるいは GE21 発信後に AM 策が実施できなかった場合の MAAP 解析を実施した
結果，GE25 のケースでは事象発生から炉心損傷までの時間は７時間 23 分，格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍に到達するまでの時間は 34 時間 07 分，GE21 のケースでは事象発生から炉心損傷までの時間は２時間 34 分，
格納容器の圧力が最高使用圧力の２倍に到達するまでの時間は 32 時間 35 分であった．

文献（1） IAEA,“Basic Safety Principles Nuclear
Power Plants 75-INSAG-3 Rev.1”, INSAG-12,（1999）．
（2） 内閣府ホームページ，“ 原子力災害対策特別措 置 法 ”，http://www.bousai.go.jp/shiryou/houritsu/002-1.html，（2019）．
（3） 関西電力（株），“ 美浜発電所

原子力事業者

防災業務計画 ”，（2019）．
（4） Electric Power Research Institute（EPRI），“Modular Accident Analysis Program，
MAAP4 User's Manual”，（2007）．