平成１６年６月２１日
日本原子力発電株式会社

敦賀発電所１号機の原子炉自動停止の原因と対策について
当社、敦賀発電所１号機（沸騰水型軽水炉：定格電気出力 ３５万７千キロワット）
は、定格熱出力一定運転中のところ、平成１６年６月７日に実施した「タービンバイパス弁作動試験 ※１ 」（１回／週）において、タービン加減弁 ※２ およびタービンバイパス弁 ※３ が正常に作動しなかったことから、当該弁の作動機構に注油を行った後、翌８日、再度、当該作動試験を実施していたところ、同日１１時０４分、タービン加減弁の急速閉とともに、「負荷遮断」の警報が発報し、原子炉が自動停止しました。
なお、本事象による周辺環境への放射能の影響はありませんでした。
また、非常用炉心冷却系（ＥＣＣＳ）の作動はありませんでした。
現地調査の結果、原子炉の自動停止が系統外乱により発生したものではないこと、タービン加減弁には異常が見られないこと、速度リレー ※４ と補助パイロット弁 ※５ の動きに一部スムーズでないところがあることがわかりました。このため、速度リレー、補助パイロット弁等を工場へ搬出し、詳細調査を行うこととしました。
なお、本停止期間中に原子炉再循環ポンプ（Ｂ号機）メカニカルシールの取り替え及び主蒸気安全弁 ※６（４Ｂ）と主蒸気逃し安全弁 ※７（３Ａ、３Ｂ）の点検を行うこととしました。
（平成１６年６月８、１１日発表済）
現地及び工場における調査結果からのタービン加減弁急速閉に至った推定原因とその対策は以下のとおりです。
１．詳細調査等の結果動作がスムーズでないところが認められた速度リレー等の工場での詳細調査等の結果は、以下のとおりです。
・工場での動作試験の結果、負荷制限装置＊８の設定値約８８％付近で、速度リレーのピストンに動作がスムーズでないところが確認されました。
・速度リレーを分解点検した結果、シリンダ内筒内面で全周にわたり、幅約１２㎜、深さ約０．４㎜の摩耗溝が２本認められました。その他の部品については、動作不良につながるような異物、摩耗等は認められませんでした。また、速度リレーに連結する補助パイロット弁等については、速度リレーの動作不良を発生させるような異常は確認されませんでした。
・シリンダ内筒内面の摩耗溝は、負荷制限装置の設定値で約８３％から約９３％に相当するピストン位置でのピストンリング（２本）と接触する範囲で確認されました。
・速度リレーの動作特性について確認した結果、速度リレーは負荷制限装置および主調速機※９ からの油圧制御を受けてピストン位置を変化させますが、主調速機により制御されている状態においては、主調速機の油圧変動により、速度リレーのピストンも上下方向に揺動することを確認しました。
1２．推定原因
タービンの運転に伴い、主調速機の油圧変動による速度リレーピストンの上下動のため、ピストンリングにより、シリンダ内筒内面に摩耗溝が発生しました。
今回の「タービンバイパス弁作動試験」時に負荷制限装置の設定値を変更した際、負荷制限装置の設定値約８８％付近で、速度リレーのシリンダ内筒内面の摩耗溝部にピストンリングが引っ掛かり、ピストンが一時的に停止後、急速に動作したことにより、タービン加減弁が急速閉になるとともに、原子炉自動停止に至ったものと考えら
れます。
３．対策

・ 摩耗溝が確認された速度リレーのシリンダ内筒を新品に交換しました。
・ タービン運転中の速度リレーピストンの微小な上下動を抑制するため、負荷制限装置の設定値を主調速機の設定値よりも低く設定することとしました。
・ 速度リレーの点検周期（７定期検査毎）について見直しを行い、４定期検査毎に点検を実施することとします。
調査を終了した速度リレー等については、工場での組立後の動作確認、現地での組込み後の動作確認を終了し、動作状態に異常の無いことを確認しました。
なお、原子炉再循環ポンプ（Ｂ号機）のメカニカルシールの取替、主蒸気安全弁及び主蒸気逃し安全弁の点検・手入れも終了しました。
このため、本日１７時に原子炉を起動した後、２３日１０時頃に発電を再開する予定です。

以添付資料－１：タービン加減弁急速閉の原因調査概要
添付資料－２：速度リレーの分解点検結果
添付資料－３：速度リレーピストンが上下動するメカニズム
添付資料－４：タービン加減弁急速閉に至るメカニズム（経済産業省によるＩＮＥＳの暫定評価）
基

準１－基

準２

基－

準３０＋

2

評価レベル０＋上用 語 解 説※１ タービンバイパス弁作動試験
負荷制限装置（ロードリミッタ）を操作することにより、タービン加減弁の開度をわずかに絞り、タービンバイパス弁が開動作することを確認する試験。
※２ タービン加減弁
通常運転中において、主蒸気圧力に応じて開度を自動調節することにより、原子炉圧力を一定に保つための弁。
送電系統の擾乱等による大きな負荷急変が起こった場合、周波数上昇によるタービン回転数の上昇を検知し、タービン加減弁が閉動作することによりタービン回転数の上昇を抑える機能も有する。
※３ タービンバイパス弁
タービンをバイパスして余剰蒸気を直接、主復水器に導くための弁。
※４ 速度リレー
負荷制限装置からの負荷制御信号とタービンの速度を検出する主調速機からの速度制御信号を比較し、タービン加減弁の開度を調整するための加減弁開度信号を発信する装置。
※５ 補助パイロット弁
負荷制限装置からの信号を受け、速度リレーのピストン位置を決める装置。
※６ 主蒸気安全弁
原子炉の過加圧防止のために設置されたスプリング式の弁であり、事故等により主蒸気圧力が設定圧力以上になった場合、蒸気を直接、格納容器内に放出し、原子炉圧力を低下させる機能を有する。
※７ 主蒸気逃し安全弁
原子炉の過加圧防止のために設置されたスプリング式の弁であり、事故等により主蒸気圧力が設定圧力以上になった場合、蒸気をサプレッションプールに放出し、原子炉圧力を低下させる機能を有する。
※８ 負荷制限装置（ロードリミッタ）
発電機の出力制限を行う場合にタービン加減弁開度の上限値を制限したり、タービン起動時にタービン加減弁開度を調節し、タービン回転数の制御を行うための装置。
※９ 主調速機
タービンの回転数を一定に保つため、タービン回転数を検出し、タービン加減弁開度を調節するための信号を送る装置。

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添付資料－１

タービン加減弁急速閉の原因調査概要
主蒸気系統概略図
負荷制限装置（ロードリミッタ）

タービン加減弁急速閉による原子炉自動停止信号

作動機構

タービン加減弁
主蒸気隔離弁

電力供給

低圧タービン

原子炉格納容器原子炉圧力容器送電

タービン主塞止弁
発電機

高圧タービン
凡 例タービンバイパス弁

全
主復水器

調整開
全

原因調査概要開閉※通常運転中の弁状態を示す

モータ
・ 負荷制限装置の設定を９１％から８６％まで下げ、保持していた時に急速に速度リレーのピストンが下がる事象が発生。
・ 現地調査において、速度リレーと補助パイ
ロット弁の動きに一部スムーズでないところが認められた。
・ 工場調査において、負荷制限装置の設定値を下げ方向に操作し、設定値８８％付近で速度リレーピストンの引っ掛りと思われる挙動を確認。

主調速機

負荷制限装置（ロードリミッタ）

（支点）

設定値下げ
（９１％→８６％）

中央制御室より（操作スイッチ）

ストッパー

補助パイロット弁
ニードル弁

駆動油

パイロット弁ダッシュポット

速度リレー

凡 例
検出器

加速リレー

ロッド
急速回転

原子炉自動停止

4

リンク機構の動き（加減弁急閉）
駆動油の流れ添付資料－２

速度リレーの分解点検結果

摩耗溝
上部 下部

速度リレー

外径：約２００㎜
高さ：約４００㎜
ピストンリング幅に合わせてシリンダ内筒内面
全周にほぼ均等に摩耗溝（２本）が確認された。
（矢視①よりピストンを抜いた状態で確認）

ピストンリング
ピストン

シリンダ内筒全ピストンストローク
約５４㎜

矢視①
シリンダ
内筒

摩耗溝の長さ深さ
約０.４mmピストンストローク下端

ピストンリング

約１２mm

深さ
約０.４mm

負荷制限装置の設定値
約８３～約９３％相当（ピストンストローク約４８～約５４㎜）

上部

摩耗溝の長さ約６mm

ピストンリング

負荷制限装置の設定値
約８３～約９３％相当（ピストンストローク約４８～約５４㎜）

約１２mm
下部

ピストンリング表面に、異常や偏摩耗は認められなかった。
名

称

寸法

材

料

シリンダ内筒外径：約１００㎜
内径：約 ９０㎜
高さ：約１３０㎜

炭素鋼

ピストンリング

外径：約 ９０㎜
内径：約 ８６㎜
高さ：約 ６㎜

ねずみ鋳鉄

ピストンストローク０㎜

・摩耗溝の範囲は、負荷制限装置の設定値約８３～約９３％（全ピストンストローク約５４㎜に対して、ピストンス
トローク約４８～約５４㎜）に相当する位置・下部の摩耗溝には、負荷制限装置の設定値約８８％（全ピストンストローク約５４㎜に対して、ピストンストローク約５１mm）に相当する位置に、摩耗深さの変化が滑らかでない部分があった。

5

添付資料－４

タービン加減弁急速閉に至るメカニズム
主調速機制御※１において、油圧変動により速度リレーのピストンが上下に揺動※１ 主調速機制御
主調速機でタービン回転数を検出し、タービン加減弁の開度を制御することにより、タービン回転数を一定（1800rpm）に制御する。

スプリング

スプリング

ピストンリングとシリンダ内筒の摺動摩耗発生

スプリング

運転に伴い、経年的に摩耗が進行し、シリンダ内筒内面に摩耗溝が発生・進展＊

ピストンリング
ピストン摺動部＊主調速機と負荷制限装置の設定値の変更によりピストンの位置が上下し、ピストンリングよりも幅の広い摩耗溝に進展

シリンダ
凡

例

：スプリングによる力駆動油圧：油圧による力：ピストンの動き

タービンバイパス弁作動試験のため、負荷制限装置設定値を下げ方向に操作（９１％→８６％）・負荷制限装置の設定値により駆動油圧が変化し、スプリングによる力とバランスしたところにピストンが位置する

ピストン下げ方向

ピストン下部の油圧の減少とともにピストンが下降するが、シリンダ内筒内面の摩耗溝により、その動きが阻害され、一旦停止
一旦停止
シリンダ内筒内面の摩耗溝に動きを阻害されていたピストンが急速に下降

急速下降

負荷制限装置主調速機

ピストンの急激な降下により、リンク機構を通じ、加速リレー※２が動作（支点）※２ 加速リレー
ダッシュポット※３を利用し、速度リレーからの急激な動きを検出し、タービン加減弁を急閉させるとともに、原子炉の停止信号を発信させる機能を有する装置※３ ダッシュポット
速度リレーが急激な変動を示したときに加速リレーにその信号を伝えるために設けられたもので、ニードル弁の設定による動作速度の調整が可能であり、速度リレーからの信号が動作速度を超える値になった場合に本機器が支点となって加速リレーを動作させる。

（支点）
パイロット弁
補助パイロット弁

駆動油

駆動油

ニードル弁

加減弁リレーへ
ダッシュポット
速度リレー
ロッド
検出器

急速回転

加速リレー

タービン加減弁急速閉リング（接触）原 子 炉 自 動 停 止

原子炉自動停止

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