資料No.2

使用済燃料乾式貯蔵施設設置計画の事前了解願いについて

2024年2月27日

使用済燃料乾式貯蔵施設の設置目的○ 使用済燃料の中間貯蔵施設へのより円滑な搬出、さらに搬出までの間、電源を使用せずに安全性の高い方式で保管できるよう、各発電所構内に使用済燃料乾式貯蔵施設を設置する。 （使用済燃料対策ロードマップ（2023年10月10日策定））○ 乾式貯蔵施設の容量は、中間貯蔵施設へ輸送する輸送船の積載可能量や年間の輸送可能回数から算出した年間輸送可能量を3つの発電所合計の容量(約700t)とし、各発電所における使用済燃料の発生量に応じて按分する。
○ 原子炉設置変更許可の申請は、１つの場所で最大の容量となる高浜発電所の１箇所を第一期分として先行して申請し、残りの高浜発電所第二期分、大飯・美浜発電所の申請については、高浜発電所第一期の安全審査での議論を適切に反映したうえで申請する。

1

使用済燃料乾式貯蔵施設の容量、設置位置等

2○ 各発電所の容量については、3つの発電所合計の容量(約700t)とし、各発電所における使用済燃料の発生量に応じて按分する。
○ また、当社の発電所については、発電所内で確保できる敷地が限られており、高浜発電所、大飯発電所については、1か所で保管できる場所が確保できないため、2か所に分割して設置。

容量

美浜発電所

高浜発電所

大飯発電所

最大10基、約100t

最大32基、約350t

最大23基、約250t

最大8基、約90t

第二期(最大10基、約110t)

設置位置
最大15基、約160t

第一期(最大22基、約240t)

工期

2026年～2030年頃（第一期）2025年～2027年頃（第二期）2025年～2030年頃

2025年～2030年頃

乾式貯蔵施設に関する主な規制要求事項の改正点

3○ 2019年に原子力規制委員会が乾式貯蔵施設に関する規制要求を改正し、安全性を確保した上で、様々な貯蔵方式に対応。
項目

改正前

キャスクの種別 貯蔵専用キャスク

キャスク固定の要否

貯蔵建屋の要否

地震（地震力）津波（津波による作用力）

改正後（2019年4月2日施行※）

輸送・貯蔵兼用キャスク
固定しない場合も可

必要

設置を要求
（Ｃクラス）

サイト毎で策定

サイト内へ流入しないことが前提「原子力発電所敷地内での輸送・貯蔵兼用乾式キャスクによる使用済燃料の貯蔵に関する審査ガイド」（令和2年3月31日改正）より引用

当社が採用予定の設置方法※※キャスクを固定しない場合は、転倒時におけるキャスクの健全性評価等が必要

貯蔵建屋設置を前提としない※設置する場合はＣクラス
また、建屋損傷時におけるキャスクの健全性評価等が必要

サイト毎で策定
または全国一律
キャスクの安全機能を損なわなければ流入可(サイト毎で策定または全国一律)※実用発電用原子炉及びその附属施設の技術基準に関する規則の一部を改正する
規則の施行の日を記載。

従来はこの設置方法のみ認められていた。
※ 当社キャスクは、基礎等に固定せず、蓋部を衝撃吸収カバーで保護したうえで横置きに設置

使用済燃料の貯蔵方式：個別格納方式

4○輸送・貯蔵兼用キャスクに衝撃吸収カバーを取り付け、横向きの状態で架台に載せ、基礎等に固定しない方法を採用。
○敷地境界外での放射線量を低減するため、遮蔽用の鉄筋コンクリート製の格納設備をキャスクごとに設置。
○この方式は、乾式貯蔵に係る規制が見直され※ 、様々な貯蔵方式に対応したことを受けたもの。
※原子力発電所敷地内での輸送・貯蔵兼用乾式キャスクによる使用済燃料の貯蔵に関する審査ガイド（2019年3月）

設置方法イメージ

鉄筋コンクリート製パネル

輸送・貯蔵兼用キャスク

排気口
格納設備

吸気口

衝撃吸収カバー※

鉄筋コンクリート製パネルをボルト等で接合<格納設備の主な仕様>

上図はイメージであり、輸送・貯蔵兼用キャスクの配置は設置基数、敷地形状、遮蔽設計等を踏まえ設定する。

※ 落下等のトラブルがあったとしてもキャスクの閉じ込め機能を確実に確保するために設置

材質

鉄筋コンクリート

寸法

幅：約6m、長さ：約9m、高さ：約5ｍ

輸送・貯蔵兼用キャスクの概要

5○ 乾式貯蔵施設の安全性は、基本的には、キャスクの4つの安全機能（除熱機能、閉じ込め機能、遮蔽機能、臨界防止機能）に加え、地震や津波等の自然現象に対する堅牢性で担保される。
【輸送・貯蔵兼用キャスクの安全機能】①除熱機能：発生する熱をキャスクの表面に伝え、外気で冷却②閉じ込め機能 ：一次蓋、二次蓋の二重蓋で密封を維持し、放射性物質を閉じ込め③遮蔽機能：金属製の胴・蓋や中性子遮蔽材等により放射線を遮蔽④臨界防止機能 ：バスケットにより使用済燃料の間隔を保ち臨界を防止⑤堅牢性：地震時に作用する力、竜巻による飛来物の衝突、森林火災等の自然現象および地震等による格納設備損傷の影響に対しても安全機能が維持できる
胴（金属製）＜輸送・貯蔵兼用キャスクの主な仕様＞

中性子遮蔽材
バスケット
二次蓋
衝撃吸収カバー

伝熱フィン
一次蓋
衝撃吸収カバー
三次蓋（衝撃吸収カバーを取り付けるために必要となる蓋）

美浜

高浜、大飯

主要寸法
（キャスク本体）

全長 約5.2m
外径 約2.5ｍ

全長 約5.2m
外径 約2.6m

収納燃料

15×15型ウラン燃料

15×15型ウラン燃料
17×17型ウラン燃料

使用済燃料
収納体数※

21体

24体

収納する使用済燃料の使用済燃料プールでの冷却期間15年以上

設計貯蔵期間60年※ 美浜発電所の建屋に設置されたクレーン容量は高浜、大飯と比して小さいことから、収納体数を減らした専用のキャスクを採用

① キャスクの除熱機能

6【要求事項】○ 燃料および構成部材の健全性が維持できる温度を超えないこと。

【当社の対応】○ 電源を用いず除熱する構造としており、燃料、バスケット、胴、フィン、外筒、外気の順に熱伝導する。
○ 燃料被覆管およびキャスク構成部材の健全性を維持できる温度を超えないように解析・評価し、設計。
項目

解析方法

評価結果
（制限値）

崩壊熱評価

燃焼度、濃縮度、冷却期間等を条件とし、核種の生成および崩壊に基づき解析を実施。

キャスク1基当たり最大15.8kW

燃料の径方向断面の実形状を二次元でモデル化し、キャス燃料被覆管の燃料被覆管：
ク各部の温度評価で求めたバ
温度評価
約220℃（≦275℃）
スケットの温度を境界条件として解析を実施。
キャスク
構成部材の温度評価

胴：約140℃（≦350℃）
実形状を三次元でモデル化し、
レジン：崩壊熱、外部からの入熱およ
約140℃（≦149℃）
び周囲温度等を条件として解バスケット：析を実施。
約190℃（≦250℃）【注】評価値は代表的なキャスクの暫定評価結果を記載

② キャスクの閉じ込め機能

7【要求事項】○キャスク内部の圧力を負圧に保つこと。
【当社の対応】○貯蔵時は、金属ガスケットを取り付けた一次蓋、二次蓋をボルトにて締付けて密封したうえで、設計貯蔵期間中、キャスク内部の負圧を維持することで、キャスク内から漏えいしない設計とする。
○貯蔵中は、一次蓋、二次蓋間の空間を正圧とし、蓋間圧力が一定であることを定期的に測定・監視。
〇二次蓋（材質：炭素鋼）※ニッケル/アルミ製の金属ガスケット付き金属ガスケットの漏えい率

評価結果(Pa・m3/s)

設計基準値(Pa・m3/s)

1.6×10-6

2.6×10-6【注】評価値は代表的なキャスクの暫定評価結果を記載

ボルトにて固定

外気〇一次蓋（材質：炭素鋼）※ニッケル/アルミ製の金属ガスケット付き二次蓋
一次蓋

正圧（ヘリウム充填）
キャスク内

胴

負圧（真空乾燥後、不活性ガスであるヘリウム充填）

③ キャスクの遮蔽機能

8【要求事項】○ キャスク表面での線量率≦2mSv/h、キャスク表面から１ｍの距離の線量率≦100μSv/h【当社の対応】○ ガンマ線は胴や蓋等の材料である炭素鋼、中性子は内包するレジンにてそれぞれ遮蔽。
○ 初期濃縮度、燃焼度および冷却期間を基に放射線源強度を定め、遮蔽についてはキャスクの実形状を三次元でモデル化するなどを行い、解析で安全性を確認している。
評価結果

制限値

表面最大線量当量率

約1.2mSv/h

2mSv/h表面から1m離れた位置における最大線量当量率

約90μSv/h

100μSv/h【注】評価値は代表的なキャスクの暫定評価結果を記載

レジン（中性子遮蔽材）

外筒（ガンマ線遮蔽材）
レジン（中性子遮蔽材）

燃料
二次蓋（ガンマ線遮蔽材）胴（ガンマ線遮蔽材）

一次蓋（ガンマ線遮蔽材）

④ キャスクの臨界防止機能

9【要求事項】○想定されるいかなる場合にも、使用済燃料が臨界に達することを防止すること【当社の対応】○ 使用済燃料は、キャスク本体内部に配置されたバスケットの所定の格子内に収納される。
○ 構造強度を持たせたバスケットプレート(構造材)を、中性子吸収能力を有するほう素を添加した中性子吸収材で挟む構造とし、冠水状態でも中性子実効増倍率を0.95以下に抑え、臨界を防止する。
側部中性子遮蔽材
胴
一次蓋
二次蓋
三次蓋

各格子に使用済燃料を収納

伝熱フィン

下部衝撃吸収カバー

バスケット（断面図）

外筒

評価結果

バスケット
上部トラニオン

上部衝撃吸収カバー

中性子実効増倍率

乾燥状態

0.4以下

冠水状態

0.95以下

制限値≦0.95【注】評価値は代表的なキャスクの暫定評価結果を記載

⑤ 自然現象等に対するキャスクの堅牢性

10【要求事項】○ 地震時に作用する力、竜巻による飛来物の衝突、津波、森林火災等の自然現象および地震等による格納設備損傷の影響に対しても安全機能が維持できる【当社の対応】○ キャスクは、以下の通り、考慮すべき自然現象等に対してキャスクの堅牢性が維持される。
自然現象等

地震

評価の概要
・キャスク同士が衝突しても、キャスクの前 ・格納設備が損傷し、落下した時の衝撃は、後には貯蔵用衝撃吸収カバーが設置されてキャスク健全性が確認されているキャスクのおり、キャスクの健全性は確保される。
取扱い時の落下評価に包絡 キャスクがなお、キャスク間離隔距離、格納設備があ 鉄筋コンク地面に落下るため、キャスク同士が直接衝突すること リート製のはない。
パネルが落下<竜巻

風荷重や設計飛来物（重さ約135kgの鋼材等）の衝撃荷重を考慮※発電炉施設と同じ条件

100m/s

衝撃吸収カバーがない状態で、最も評価が厳しい二次蓋ボルトの健全性を確認（衝撃力≦二次蓋ボルトの許容値）
想定される外部火災に対しても安全機能を維持できるように火災源からの離隔距離を確保

外部火災

森林火災や近隣の産業施設の火災･爆発等を考慮

津波

津波が遡上しないエリアに施設を設置するため、津波の影響を受けない※発電炉施設と同じ条件

離隔距離

輸送時にキャスクに求められる追加要求

11【輸送時に求められる追加要求】○ 輸送時でも除熱、閉じ込め、遮へい、臨界防止機能が求められることに加え、以下の条件等でも安全機能を満足することが求められている。
【当社の対応】○ これらの試験条件に対して、安全性が確保できるようにキャスクを設計。
（輸送時に求められる追加要求は、炉規制法（外運搬規則）に基づく設計承認の中で確認される。）

落下試験
9mの高さから落下1mの高さから丸棒上に落下

耐火試験

浸漬試験

800℃で30分

15mの水中に8時間200mの水中に1時間

乾式貯蔵容器の安全性（実証試験の例）

12○ 乾式貯蔵施設での乾式貯蔵容器の取扱い時のトラブルを想定した各種落下/衝突試験*1を実施。
○ これらの試験の結果、乾式貯蔵容器の密封性が確保できていることを確認。
件名容器への落下試験

容器への重量物落下試験

航空機エンジンの衝突試験○以下の条件でのコンクリートの床盤上への容器落下試験○容器への建屋天井を想定したコンクリートスラブの落下試験〇ジャンボジェット機のエンジンが直接乾式キャスクに衝突したことを想定した試験を実施

・垂直：最大高さ17ｍ
・水平：最大高さ5m
・ｺｰﾅｰ：最大高さ17ｍ【垂直落下】

・コンクリートスラブ（6m四方×16cm厚、水平）・2/5縮尺エンジン（直径50cm、質量300kg）
・衝突速度：57m/秒（水平）【ｺｰﾅｰ落下】【コンクリートスラブ落下】

試験
概要【水平衝突試験】

コンクリートスラブ
乾式貯蔵容器（実物大）
乾式貯蔵容器（実物大）【水平落下】

密封性

乾式貯蔵容器（2/5縮尺）〇*2〇*１：電力中央研究所が試験を実施（出典：使用済燃料中間貯蔵施設用金属キャスクの安全評価の現状、平成20年7月、
https://www.da.nra.go.jp/file/NR000075341/000152356.pdf（2024.2.9閲覧））*２：垂直、水平落下試験においては、一次蓋の密封機能に低下が見られたが、二次蓋の密封機能は維持エンジン（2/5縮尺）〇

キャスクの取扱いフロー（1/2）

13

燃料取扱建屋①水中で使用済燃料プールに沈めたキャスクへ使用済燃料を収納

燃料棒

二次蓋
一次蓋

②水中でキャスクの一次蓋を閉め、除染場ピットにキャスクを移動

使用済燃料

約3m

使用済燃料
ピットクレーン

（断面図）

燃料集合体

約4m

約12m

除染場
ピット

キャスク

キャスク
除染場ピット

使用済燃料プール③除染場ピットにおいて以下の作業を実施
・キャスク内の排水・真空乾燥・ヘリウム充填・気密漏えい検査・二次蓋の取付け

貯蔵用衝撃吸収ｶﾊﾞｰ

車両上にキャスク積込み

キャスクの取扱いフロー（2/2）
燃料取扱建屋→乾式貯蔵施設④構内輸送

乾式貯蔵施設乾式貯蔵施設乾式貯蔵施設または岸壁（場所検討中）⑧貯蔵用衝撃吸収カバーを取り外し、輸送用衝撃吸収カバーを取り付け⑦貯蔵後、パネルを解体し、クレーンで架台ごとキャスクを車両上に積み込み⑥鉄筋コンクリート製パネルを組み立て、一時貯蔵⑤クレーンで貯蔵位置に配置

貯蔵用
衝撃吸収ｶﾊﾞｰ14

輸送用衝撃吸収ｶﾊﾞｰ

岸壁⑨船に積み込んで輸送

まとめ

15

○ 2月8日、美浜・高浜・大飯発電所について、使用済燃料乾式貯蔵施設設置計画を決定し、福井県との安全協定に基づき、使用済燃料乾式貯蔵施設設置計画に係る事前了解願いを提出。
○ 貯蔵方式として、輸送・貯蔵兼用キャスクに衝撃吸収カバーを取り付け、横向きの状態で架台に載せ、基礎等に固定しない方法を採用。
また、敷地境界外での放射線量を低減するため、遮蔽用の鉄筋コンクリート製の格納設備を設置。
○ 乾式貯蔵施設の安全性は、基本的には、キャスクの4つの安全機能（除熱機能、閉じ込め機能、遮蔽機能、臨界防止機能）に加え、地震や津波等の自然現象に対する堅牢性で担保される。
○ 今後も、福井県、立地町に対し、乾式貯蔵施設の必要性や安全性などについて、引き続き、丁寧に説明。

参考資料

国内における乾式貯蔵施設の例

参考１

設置準備中

伊方発電所（四国電力）
出典：四国電力パンフレット

玄海原子力発電所 (九州電力)
出典：九州電力パンフレット

供用中

東海第二原子力発電所（日本原子力発電）
出典：日本原子力発電HP

福島第一原子力発電所（東京電力）
出典：東京電力HP

使用済燃料乾式貯蔵施設の必要性

参考２○ 使用済燃料を中間貯蔵施設へ円滑に搬出するためには、乾式キャスクを取り扱う燃料取扱建屋の制約から、発電所の定期検査作業等の影響を受けない期間に、使用済燃料を乾式キャスクに移し替え、夏季・冬季の輸送制限等を避けて輸送船による搬出が可能となる時期まで保管しておく必要がある。
（作業期間の制約）
・定期検査中は、機器の点検・保修作業を行う必要があることから、乾式キャスクへの移し替え作業はできない。
・運転中は、新燃料受入や機器の点検・保修作業等を行うことから、乾式キャスクへの移し替え作業が制限される。
（保管の制約）・乾式キャスクへの移し替え作業時は、移し替え毎にキャスクを建屋外に搬出し、作業スペースを確保する必要がある。
・乾式キャスクを一時的に保管する場合、点検・保修作業等の前までにキャスクを建屋外に搬出する必要がある。
【燃料取扱建屋での作業イメージ（高浜４号機の例）】
定期検査（約３か月）
機器の点検・保修等

運転中（最大13か月）
・新燃料受入（約1～4か月）、高浜1/2号機からの燃料受入れ（約3か月）などの燃料作業、予備機器の点検・保修作業（約2か月）、クレーン点検（約1か月）などを実施⇒乾式キャスクへの移し替えは、これらの作業のない時期に実施

定期検査時・運転中の機器点検・保修作業イメージ⇒ キャスクへの移し替え作業不可

定期検査（約３か月）
機器の点検・保修等

使用済燃料の乾式キャスクへの移し替え作業イメージ（2週間／基）⇒ キャスクへの移し替え毎に、キャスクを搬出する必要あり個別格納方式の安全性

参考3○ 当社は原子力規制委員会で認められている個別格納方式を採用。
○ 建屋集中格納方式との比較でも安全性は確保されることを確認している。
個別格納方式（横置キャスク)

建屋集中格納方式（縦置キャスク）

基本的
安全機能

除熱
閉じ込め
遮蔽
臨界防止

キャスク自身の安全機能で達成

その他の安全機能

敷地外での線量の抑制

キャスク自身の遮蔽機能と格納設備※の遮蔽機能で年間50μ未満を達成

キャスク自身の遮蔽機能と建屋※の遮蔽機能で達成年間50μ未満を達成

堅牢性

耐震

・横置きで転倒しない、固定なし(衝撃吸収カバーで密封部を防護)

・転倒しないよう、架台に固縛(架台は頑健な基礎に固定)

・キャスクの堅牢性でキャスク自体を防護かつ衝撃吸収カバーで密封部を防護・建屋でキャスクを防護

外部事象への防護例

（同左）

竜巻

※格納設備（または建屋）を設置しても、これらに給排気口を設けることでキャスクの除熱機能を阻害しないように考慮

使用済燃料対策ロードマップ

参考4（2023.10.10策定）

・六ヶ所再処理工場の２０２４年度上期の出来るだけ早い時期の竣工に向け、関西電力を中心に、審査・検査に対応する人材を更に確保
・２０２５年度から再処理開始、２０２６年度から使用済燃料受入れ開始。再処理工場への関西電力の使用済燃料の搬出にあたり、必要量を確保し搬出するよう取り組む
・使用済ＭＯＸ燃料の再処理実証研究のため、２０２７年度から２０２９年度にかけて高浜発電所の使用済燃料約２００ｔを仏国オラノ社に搬出さらに実証研究の進捗・状況に応じ、仏国への搬出量の積み増しを検討
・中間貯蔵施設の他地点を確保し、２０３０年頃に操業開始
・中間貯蔵施設の操業を開始する２０３０年頃までの間、六ヶ所再処理工場および仏国オラノ社への搬出により、使用済燃料の貯蔵量の増加を抑制

・あらゆる可能性を組み合わせて必要な搬出容量を確保し、着実に発電所が継続して運転できるよう、環境を整備する・本ロードマップの実効性を担保するため、今後、原則として貯蔵容量を増加させない
・使用済燃料の中間貯蔵施設へのより円滑な搬出、さらに搬出までの間、電源を使用せずに安全性の高い方式で保管できるよう、発電所からの将来の搬出に備えて発電所構内に乾式貯蔵施設の設置を検討

年度

2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035
各電力会社の使用済燃料の再処理
竣六ヶ所再処理工場

工70t

170t

再処理実証研究（徐々に800tに増加）

800t

800t

800t

800t

800t

800t

800t

800t

800t

各電力会社の使用済燃料受入れ（発電所から搬出）
70t

使用済ＭＯＸ燃料

70t

170t

70t

（徐々に800tに増加）

高浜発電所から仏国搬出（オラノ社への搬出200t）
70t

70t

60t
中間貯蔵施設 操業

中間貯蔵施設