東海第二発電所 工事計画審査資料

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R0

Ⅴ-1-5-3

資料番号

工認-137 改 2

提出年月日

平成 30 年 5 月 8 日

工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠に関する説明書

目次
1.

概要 .............................................................................. 1

2.

基本方針 .......................................................................... 1

2.1 工学的安全施設 ................................................................... 1
2.2 その他の工学的安全施設 ........................................................... 2
3.

施設の詳細設計方針 ................................................................ 3

3.1 工学的安全施設 ................................................................... 3
3.2 その他の工学的安全施設 ........................................................... 44.

工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠 .................................. 6

4.1 工学的安全施設 ................................................................... 6NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R0

4.2 その他の工学的安全施設 ........................................................... 91.

概要
本資料は，「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」（以下「技術基準規則」という。）第 35 条，第 59 条及び第 61 条並びにそれらの「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解釈」（以下「解釈」という。）に関わる，工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠について説明する。
今回，設計基準対象施設である，工学的安全施設等の作動信号のうち，設定値を変更する，原子炉水位低，原子炉水位異常低下（レベル２）及び原子炉水位異常低下（レベル１）について説明する。なお，変更後の設定値は設置（変更）許可を受けた運転時の異常な過渡変化の解析及び事故の解析において燃料要素の許容損傷限界を超えないことを確認している。重大事故等対処設
備に関しては，工学的安全施設等の自動作動信号を発信する設備として，緊急停止失敗時に発電用原子炉を未臨界に移行するための設備及び原子炉冷却材圧力バウンダリを減圧するための設備を設置したことから，本設備から発信される作動信号の設定値根拠について説明する。

2.

基本方針

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

2.1 工学的安全施設
運転時の異常な過渡変化が発生する場合又は地震の発生により発電用原子炉の運転に支障が生ずる場合においても，燃料要素の許容損傷限界を超えないようにできるものとするため，原子炉停止系統と併せて機能する以下の工学的安全施設の作動回路を設ける。各工学的安全施設の起動（作動）信号の考え方を以下に示す。
(1) 主蒸気隔離弁
原子炉水位異常低下（レベル２），主蒸気管圧力低，主蒸気管放射能高，主蒸気管トンネル温度高，主蒸気管流量大，復水器真空度低のいずれかの信号により作動（閉）する。
(2) その他の原子炉格納容器隔離弁
ドライウェル圧力高，原子炉水位低，原子炉水位異常低下（レベル２）のいずれかの信号によりその他の原子炉格納容器隔離弁は作動（閉）する。
(3) 原子炉建屋ガス処理系
原子炉建屋放射能高，ドライウェル圧力高，原子炉水位低のいずれかの信号により原子炉建屋ガス処理系は起動する。
(4) 高圧炉心スプレイ系
ドライウェル圧力高，原子炉水位異常低下（レベル２）のいずれかの信号により高圧炉心スプレイ系は起動する。
(5) 低圧炉心スプレイ系
ドライウェル圧力高，原子炉水位異常低下（レベル１）のいずれかの信号により低圧炉心スプレイ系は起動する。

1

(6) 残留熱除去系
ドライウェル圧力高，原子炉水位異常低下（レベル１）のいずれかの信号により残留熱除去系は起動する。
(7) 自動減圧系
ドライウェル圧力高，原子炉水位異常低下（レベル１）の同時信号により自動減圧系は起動する。
2.2 その他の工学的安全施設
運転時の異常な過渡変化時において発電用原子炉の運転を緊急に停止することができない事
象（以下「ＡＴＷＳ」という。）が発生するおそれがある場合又は当該事象が発生した場合においても，炉心の著しい損傷を防止するため，原子炉冷却圧力バウンダリ及び原子炉格納容器の健全性を維持するとともに，発電用原子炉を未臨界に移行させるため，ＡＴＷＳ緩和設備（代NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

替制御棒挿入機能）により，全制御棒を全挿入させて発電用原子炉を未臨界に移行させる。
また，ＡＴＷＳ緩和設備（代替再循環系ポンプトリップ機能）により，再循環系ポンプを自動停止させ再循環系流量の低下により原子炉出力を抑制する。
原子炉冷却材圧力バウンダリが高圧の状態であって，設計基準事故対処設備が有する発電用原子炉の減圧機能が喪失した場合においても炉心の著しい損傷及び格納容器の破損を防止するため，過渡時自動減圧機能により逃がし安全弁（自動減圧機能）を作動させることにより，原子炉冷却材圧力バウンダリを減圧する。
これらのその他の工学的安全施設の作動信号を発信させるための起動（信号）の考え方を以下に示す。
(1) ＡＴＷＳ緩和設備（代替制御棒挿入機能）
運転時の異常な過渡変化のうち，「主蒸気隔離弁の誤閉止」のような原子炉が隔離される事
象においてＡＴＷＳが発生した場合，原子炉圧力の上昇に伴い，ボイドの減少による正の反応度が印可され，中性子束の上昇により平均表面熱流束が上昇し，燃料棒表面で沸騰遷移が生じることで燃料被覆管温度が上昇する。このような事象に対処するため，「原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）」信号を選定する。
また，原子炉水位が低下する過渡変化時においてＡＴＷＳが発生する事象に対応するため，原子炉がスクラムする原子炉水位低以下の「原子炉水位異常低下（レベル２）」信号を選定する。
ＡＴＷＳ緩和設備（代替制御棒挿入機能）は，原子炉圧力高（ＡＴＷＳ），原子炉水位異常低下（レベル２）のいずれかの信号により起動（作動）する。
なお，ＡＴＷＳ緩和設備（代替制御棒挿入機能）は，検出器から代替制御棒挿入機能用電磁弁まで，原子炉緊急停止系の検出器からスクラム・パイロット弁に対して独立した構成とし，配線用遮断器及びヒューズで電気的に分離することで，原子炉緊急停止系に悪影響を及ぼさない設計とする。
2

(2) ＡＴＷＳ緩和設備（代替再循環系ポンプトリップ機能）
運転時の異常な過渡変化のうち，「主蒸気隔離弁の誤閉止」のような原子炉が隔離される事
象においてＡＴＷＳが発生した場合，原子炉圧力の上昇に伴い，ボイドの減少による正の反応度が印可され，中性子束の上昇により平均表面熱流束が上昇し，燃料棒表面で沸騰遷移が生じることで燃料被覆管温度が上昇する。このような事象に対処するため，「原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）」信号を選定する。
また，原子炉水位が低下する過渡変化時においてＡＴＷＳが発生する事象に対応するため，原子炉がスクラムする原子炉水位低以下の「原子炉水位異常低下（レベル２）」信号を選定する。
ＡＴＷＳ緩和設備（代替再循環系ポンプトリップ機能）は，原子炉圧力高（ＡＴＷＳ），原子炉水位異常低下（レベル２）のいずれかの信号により起動（作動）する。
なお，ＡＴＷＳ緩和設備（代替原子炉再循環ポンプトリップ機能）は，原子炉緊急停止系の電源と電気的に分離することで，他の設備に悪影響を及ぼさない設計とする。
(3) 過渡時自動減圧機能
NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

原子炉減圧機能喪失の要因のひとつとして，高圧注水機能が喪失し，原子炉水位のみ低下し，ドライウェル圧力高が発生しない場合がある。このような事象に対処するため，低圧炉心スプレイ系ポンプ又は残留熱除去系ポンプの吐出圧力確立を条件に「原子炉水位異常低下（レベル１）」信号を選定する。
過渡時自動減圧機能は，低圧炉心スプレイ系ポンプ又は残留熱除去系ポンプの吐出圧力確立を条件に「原子炉水位異常低下（レベル１）」の信号により起動（作動）する。
3.

施設の詳細設計方針
以下の設定方法により，計装誤差を考慮して規定した設定範囲における各施設の作動が保証される。なお，設定値，セット値等の用語の説明は表 3-1 設定値根拠の用語の説明のとおりである。

3.1 工学的安全施設(1) 主蒸気隔離弁a.

原子炉水位異常低下（レベル２）
設定値を 1245 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）から運転時の異常な過渡変化の解析及び事故の解析に使用している 1243 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）に変更する。本設
備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。
(2) その他の原子炉格納容器隔離弁a.

原子炉水位低設定値を 1370 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）から運転時の異常な過渡変化の解析及び事故の解析に使用している 1372 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）に変更する。本設
備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。

3

b.

原子炉水位異常低下（レベル２）
3.1(1)a.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
(3) 原子炉建屋ガス処理系a.

原子炉水位低3.1(2)a.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
(4) 高圧炉心スプレイ系a.

原子炉水位異常低下（レベル２）
3.1(1)a.と同様。

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
(5) 低圧炉心スプレイ系a.

原子炉水位異常低下（レベル１）
設定値を 960 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）から運転時の異常な過渡変化の解析及び事故の解析に使用している 961 cm（原子炉圧力容器零レベルより上）に変更する。本
設備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。
(6) 残留熱除去系a.

原子炉水位異常低下（レベル１）
3.1(5)a.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
(7) 自動減圧系a.

原子炉水位異常低下（レベル１）
3.1(5)a.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
3.2 その他の工学的安全施設(1) ＡＴＷＳ緩和設備（代替制御棒挿入機能）a.

原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）
原子炉圧力高（スクラム）7.25 MPa 以下を考慮し，本設備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。
4b.

原子炉水位異常低下（レベル２）
原子炉水位低による原子炉スクラムに失敗した場合に作動させることを考慮し，原子炉水位異常低下（レベル２）を設定値とし，本設備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。
(2) ＡＴＷＳ緩和設備（代替再循環系ポンプトリップ機能）a.

原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）
3.2(1)a.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため記載を省略する。
b.

原子炉水位異常低下（レベル２）
3.2(1)b.と同様。
4. 工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠についても同様の記載のため

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

記載を省略する。
(3) 過渡時自動減圧機能a.

原子炉水位異常低下（レベル１）
自動減圧系の代替として原子炉を減圧させるため，残留熱除去系ポンプ又は低圧炉心ス

プレイ系ポンプ運転中を条件として，自動減圧系と同様の原子炉水位異常低下（レベル１）を設定値とし，本設備の計装誤差を考慮して不要な作動を阻止し，かつ，確実に作動するように設定する。
表 3-1 設定値根拠の用語の説明
用

語

説

明

設定値

工学的安全施設等の起動（作動）信号の上限値又は下限値。

設定範囲

工学的安全施設等の起動（作動）信号の許容範囲。
セット値に対して計装誤差を差し引いた値から，セット値に対して計装誤差を加算した値までの範囲。

セット値

実機の計装設備にセットする値。
設定値に計装誤差を加算あるいは差し引いたもの。
計装誤差を含めても設定値内で作動する値としている。

計装誤差検出器の計器誤差に余裕を加算したもの。

5

4.

工学的安全施設等の起動（作動）信号の設定値の根拠

4.1 工学的安全施設(1) 主蒸気隔離弁a.

原子炉水位異常低下（レベル２）

名

称

原子炉水位異常低下（レベル２）
原子炉水位が低下した場合に，原子炉からの冷却材流出を防止するため

目

的／機

能 に主蒸気隔離弁を閉止し，原子炉冷却材喪失時の炉心冷却を目的として，高圧炉心スプレイ系に起動信号を与える。

設
設

定
定

範

値

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1243 cm 以上

囲

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1243 cm 以上，かつ，1251 cm 以下【設定根拠】
作動信号の設定値
設定値は，次の事項を考慮し決定する。
NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

1.

原子炉水位低で原子炉スクラムし，水位が低下した場合においても，到達しない十分低い水位であること。

2.

給水が完全に喪失し，本水位に到達して主蒸気隔離弁が閉となった場合，原子炉隔離時冷却系の起動によって原子炉水位異常低下（レベル１）に到達しない水位であること。
本設備の設定値 1243 cm に計装誤差 4 cm を考慮したセット値は 1247 cm とする。
設定範囲はセット値から計装誤差 4 cm を差し引いても原子炉水位異常低下（レベル１）の信号発信が最も早く 969 cm に動作すること及び確実に作動することを考慮し 1243
cm 以上とする。
また，設定範囲はセット値から計装誤差 4 cm を加算しても原子炉水位低の信号発信が最も遅れて 1372 cm に動作することを考慮した場合においても不要な作動を防止できる
1251 cm 以下とする。

＊1：原子炉圧力容器零レベルは，原子炉圧力容器基準点を示す。
1388 cm
計装誤差 8 cm
1380 cm
セット値
設定範囲
計装誤差 8 cm
1372 cm
原子炉水位低1251 cm
1247 cm
1243 cm

計装誤差 4 cm
計装誤差 4 cm

セット値

設定値
原子炉水位異常低下（レベル２）

969 cm965 cm961 cm

計装誤差 4 cm
計装誤差 4 cm

設定範囲

セット値

設定範囲
原子炉水位異常低下（レベル１）

原子炉水位異常低下（レベル２）設定値の概要図

6

(2) その他の原子炉格納容器隔離弁a.

原子炉水位低名称

原子炉水位低原子炉水位が通常運転水位よりも低下した場合，原子炉スクラムと同時

目

的／機能に，主蒸気隔離弁を除く隔離弁を閉止し原子炉水位の低下を防止する。また，万一の放射性物質の原子炉建屋からの放出に備え原子炉建屋ガス処理系を起動する。

設
設

定
定

範

値

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1372 cm 以上

囲

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1372 cm 以上，かつ，1388 cm 以下【設定根拠】
作動信号の設定値

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

設定値は，次の事項を考慮し決定する。
1.

通常運転水位よりも低い値であること。

2.

原子炉水位がドライヤスカート及びセパレータ・スカート以下になると，水シールが不完全となり，湿分の多い蒸気がタービンへ流れ込む事になるため，設定値はこれらを考慮し，セパレータ・スカート下端より上に余裕を加えた値とする。
本設備の設定値 1372 cm に計装誤差 8 cm を考慮したセット値は 1380 cm とし，設定範囲はセット値から計装誤差 8 cm を差し引いても原子炉水位異常低下（レベル２）の信号発信が最も早く 1251 cm に動作すること及び確実に作動することを考慮し 1372 cm 以上，かつ，計装誤差 8 cm を加算しても不要な作動を防止できる 1388 cm 以下とする。
＊1：原子炉圧力容器零レベルは，原子炉圧力容器基準点を示す。
1388 cm
1380 cm
1372 cm

計装誤差 8 cm

セット値

計装誤差 8 cm

設定範囲
設定値 原子炉水位低1306 cm

セパレータ・スカート下端

1251 cm
1247 cm
1243 cm

計装誤差 4 cm

セット値

計装誤差 4 cm

設定範囲
原子炉水位異常低下（レベル２）

原子炉水位低設定値の概要図

7

(5) 低圧炉心スプレイ系a.

原子炉水位異常低下（レベル１）

名

称

原子炉水位異常低下（レベル１）
原子炉冷却材喪失状態であることを検知し，原子炉冷却材喪失時の炉心目

的／機

能 冷却を目的として，低圧炉心スプレイ系，残留熱除去系を起動し，自動減圧系に起動信号を与える。

設設

定
定

範値

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 961 cm 以上

囲

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 961 cm 以上，かつ，969 cm 以下【設定根拠】
作動信号の設定値
設定値は，次の事項を考慮し決定する。
1.

原子炉水位異常低下（レベル２）より十分低い水位であること。
本設備の設定値 961 cm に計装誤差 4 cm を考慮したセット値は 965 cm とし，設定範囲

NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

はセット値から計装誤差 4 cm を差し引いても確実に作動することを考慮し 961 cm 以上，かつ，計装誤差 4 cm を加算しても原子炉水位異常低下（レベル２）の信号発信が最も遅れて 1243 cm に動作すること及び不要な作動を防止できる 969 cm 以下とする。
＊1：原子炉圧力容器零レベルは，原子炉圧力容器基準点を示す。

1251 cm
1247 cm
1243 cm

計装誤差 4 cm
計装誤差 4 cm

セット値設定範囲
原子炉水位異常低下（レベル２）

969 cm965 cm961 cm

計装誤差 4 cm
計装誤差 4 cm

セット値

設定範囲
設定値
原子炉水位異常低下（レベル１）

原子炉水位異常低下（レベル１）設定値の概要図

84.2 その他の工学的安全施設(1) ＡＴＷＳ緩和設備（代替制御棒挿入機能）
名称

原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）
原子炉圧力が上昇し，原子炉圧力高（スクラム）による原子炉スクラム

目

的／機能に失敗した場合，代替制御棒挿入機能により制御棒を挿入させる。また，代替再循環系ポンプトリップ機能により再循環系ポンプをトリップさせる。

設設

定
定

範

値

7.39 MPa 以下

囲7.25 MPa 以上かつ，7.39 MPa 以下【設定根拠】
作動信号の設定値
原子炉圧力高（スクラム）7.25 MPa 以下を考慮し，かつ，本設備の計装誤差を考慮して確実
NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1に作動するように設定する。また，逃がし安全弁からの蒸気によるサプレッション・プールへの熱負荷を考慮し，極力低い値で作動させる設定とする。
原子炉圧力高（スクラム）の信号発信が設定範囲内で最も遅れて 7.25 MPa に動作することを考慮した場合，本設備の不必要な動作を防止するため計装誤差±0.07 MPa を考慮して設定値を7.39 MPa 以下に設定する。
本セット値は，設定値から計装誤差 0.07 MPa を差し引いた値の 7.32 MPa とし，設定範囲はセット値から計装誤差の 0.07 MPa を差し引いても不要な動作を防止できる 7.25 MPa 以上，かつ，計装誤差の 0.07 MPa を加算しても確実に作動する 7.39 MPa 以下とする。

設定値
原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）

7.39 MPa
計装誤差0.07 MPa
セット値

7.32 MPa

設定範囲

計装誤差0.07 MPa
7.25 MPa

原子炉圧力高（スクラム）

7.25 MPa
計装誤差0.07 MPa
セット値

7.18 MPa計装誤差0.07 MPa
7.11 MPa

原子炉圧力高（ＡＴＷＳ）設定値の概要図

9

設定範囲

名称

原子炉水位異常低下（レベル２）
原子炉水位が低下して，原子炉水位低による原子炉スクラムに失敗した

目

的／

機

能 場合，代替制御棒挿入機能により制御棒を挿入させる。また，代替再循環系ポンプトリップ機能により再循環系ポンプをトリップさせる。

設
設

定
定

範

値

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1243 cm 以上

囲

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 1243 cm 以上，かつ，1251 cm 以下【設定根拠】
作動信号の設定値
原子炉水位低による原子炉スクラムに失敗した場合に作動させることを考慮し，原子炉水位異常低下（レベル２）を設定する。
本設備の設定値 1243 cm に計装誤差 4 cm を考慮したセット値は 1247 cm とし，設定範囲は
NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1

セット値から計装誤差 4 cm を差し引いても確実に作動する 1243 cm 以上，かつ，計装誤差 4cm を加算しても原子炉スクラム信号である原子炉水位低の信号発信が最も遅れて 1372 cm に動作することを考慮した場合においても不要な作動を防止できる 1251 cm 以下とする。
＊1：原子炉圧力容器零レベルは，原子炉圧力容器基準点を示す。

1388 cm
計装誤差 8 cm
セット値

1380 cm
計装誤差 8 cm

設定範囲
原子炉スクラム信号
原子炉水位低1372 cm

1251 cm
計装誤差 4 cm
セット値1247 cm
計装誤差 4 cm

設定範囲
設定値
原子炉水位異常低下（レベル２）

1243 cm

原子炉水位異常低下（レベル２）設定値の概要図

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(3) 過渡時自動減圧機能
名

称

原子炉水位異常低下（レベル１）

原子炉冷却材圧力バウンダリが高圧の場合であって設計基準事故対処
目

的／機

能 設備が有する原子炉の減圧機能が喪失した場合に過渡時自動減圧機能により主蒸気逃がし安全弁（自動減圧機能）を作動させる。

設

定設

定

範値

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 961 cm 以上

囲

原子炉圧力容器零レベル＊1 より 961 cm 以上，かつ，969 cm 以下【設定根拠】
作動信号の設定値
設定値は，次の事項を考慮して決定する。
原子炉減圧機能喪失の要因のひとつとして，高圧注水機能が喪失し，原子炉水位のみ低下し，NT2 補① Ⅴ-1-5-3 R1E

ドライウェル圧力高が発生しない場合がある。このような事象に対処するため，低圧炉心スプレイ系ポンプ又は残留熱除去系ポンプの吐出圧力確立を条件に，自動減圧系と同様の原子炉水位異常低下（レベル１）を設定する。
本設備の設定値 961 cm に計装誤差 4 cm を考慮したセット値は 965 cm とし，設定範囲はセッ
ト値から計装誤差 4 cm を差し引いても確実に作動する 961 cm 以上，かつ，計装誤差 4 cm を加算しても原子炉スクラム信号である原子炉水位異常低下（レベル２）の信号発信が最も遅れて1243 cm に動作することを考慮した場合においても不要な作動を防止できる 969 cm 以下とする。
＊1：原子炉圧力容器零レベルは，原子炉圧力容器基準点を示す。
＜補足＞
炉心の著しい損傷を防止するためのシステムであることを考慮し，炉心が露出しないように燃料有効長頂部より高い設定として，原子炉水位異常低下（レベル１）とする。
1251 cm
計装誤差 4 cm
セット値1247 cm
計装誤差 4 cm

設定範囲
原子炉水位異常低下（レベル２）

1243 cm
969 cm
計装誤差 4 cm
965 cm

セット値
計装誤差 4 cm

設定範囲
設定値
原子炉水位異常低下（レベル１）

961 cm

原子炉水位異常低下（レベル１）設定値の概要図

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