定格熱出力一定運転ついて

平成１４年３月１９日
経済産業省
原子力安全・保安院

１．定格熱出力一定運転とは
２．原子炉安全小委員会での検討
３．原子力安全・保安院の方針
４．伊方発電所の設備健全性評価
５．温排水の影響評価

原子炉熱出力と１）
原子炉熱出力と電気出力の関係（
電気出力の関係（１）１ −１

出力には、原子炉熱出力（原子炉で発生する熱エネルギー）と電気出力とがある。

蒸気

電気出力
蒸気加減弁

低圧ﾀｰﾋﾞﾝ
水

原子炉
熱出力

高圧ﾀｰﾋﾞﾝ

発電機
復水器

蒸気発生器

図

温排水
海水

加圧水型原子力発電所の設備概念図

１ −２

原子炉熱出力と２）
原子炉熱出力と電気出力の関係（
電気出力の関係（２）原子炉で発生した熱エネルギー（原子炉熱出力）は、その一部が蒸気タービン・発電機により電気エネルギー（電気出力）に変換され、残りの熱エネルギーは温排水として海に放出される。

電気出力
電気出力

原子炉熱出力原子炉熱出力温排水
図

原子力発電所の熱効率＝熱効率（％）

１

原子炉熱出力と３）
原子炉熱出力と電気出力の関係（
電気出力の関係（３）■−３

海水温度が低い冬季には復水器真空度が高まり、熱効率が高くなる。
高い（冬季）

熱効率（％）＝

電気出力
熱効率︵％︶

原子炉熱出力低い（夏季）
海水温度（℃）
海水温度
復水器真空度
（冬季）

低
高

海水温度
復水器真空度
（夏季）

高
低

（例）
発電所

時期

海水温度

復水器真空度

熱効率

柏崎刈羽６号機夏季

約29℃

702mmHg

約35％

冬季

約12℃

735mmHg

約36％

夏季

約29℃

703.7mmHg

約34％

冬季

約10℃

736mmHg

約35％

大飯３号機

図 海水温度と熱効率の関係

１ −４

定格熱出力一定運転とは（１）定格熱出力一定運転とは（１）
現在の運転方法

定格熱出力一定運転

原子炉熱出力原子炉熱出力定格熱出力

電気出力

電気出力

高い

低い
１月

定格電気出力

高い
海水温度

６月

１２月

・冬は原子炉側に余裕あり・電気出力を一定に保つため冬季は原子炉熱出力を抑制

低い
１月

６月

１２月

電気出力は、・変動する。
・冬季は定格値を超える。

定格熱出力一定運転とは（２）定格熱出力一定運転とは（２）定格電気出力一定運転（現在）○年間を通じて出せる最大の電気出力が定格電気出力（
電気事業法の届出対象）○電気出力を定格電気出力で一定に保つ運転

１ −５

定格熱出力一定運転○原子炉で出せる最大の熱出力が定格熱出力（原子炉等規制法の許可対象）○原子炉熱出力を定格熱出力で一定に保つ運転○海外では一般に実施されている運転

定格熱出力一定運転導入の効果
我が国の原子力発電所の運用最大電気出力（現在のプラントについて定格熱出力を維持した場合に得られる最大の電気出力）は定格電気出力の約101〜108％原子炉安全小委員会での検討項目
原子炉安全小委員会での検討項目
基本認識

原子炉熱出力≦ 定格値
圧力、温度等 ≦ 定格値

原子炉安全の問題はなし＝

タービン回転力
タービン出力 ≧ 定格値
＝
電気出力

検討項目

タービンの回転力が定格値を超えることで、タービンミサイル現象について問題がないことを検討

２ −１
検討方法

柏崎刈羽６/７号機
及び大飯３/４号機を代表炉として検討

タービン出力が定格値を超えることで、蒸気タービン設備の健全性に問題を生じないか検討
電気出力が定格値を超えることで、電気設備（発電機、主変圧器）の健全性に問題が生じないか検討
電気出力が定格値を超える状態で、十分監視かつ制御可能か検討

代表炉以外についても評価が必要かどうかについても検討原子炉安全小委員会での検討結果（
平成１３年１２月）
原子炉安全小委員会での検討結果（
平成１３年１２月）

２ −２

結論：●我が国の原子力発電所は、設備を変更することなく定格熱出力一定運転を安全に実施することが可能である。
●電気事業者は、個別プラントの評価結果を、国に報告することが適切である。

○タービンミサイル評価への影響
現在の評価には十分な余裕があり、評価結果を変更する必要はない。
○蒸気タービン設備の健全性
十分な強度裕度を持って製作されており、強度上の問題を生じることはない。
また、蒸気タービンの制御設計上の問題を生じることはない。
○電気設備の健全性
発電機に強度上の問題を生じることはない。また、発電機及び主変圧器は制限温度の範囲内で運転しうることを確認した。
○計測制御設備と状態監視・計測制御範囲内にあることを確認した。
・監視項目や監視方法が従来から大きく変わることはなく、運転員の負担が増加するものではない。

原子力安全・保安院としての対応
原子力安全・保安院としての対応

３ −１

原子炉安全小委員会報告を受け、原子力安全・保安院は、原子力発電所にて定格熱出力一定運転を実施する場合の対処方針を定めた（平成１３年１２月）。
実施に当たり対応を明確化
１．蒸気タービンに係る技術基準（省令）を一部改正（平成１３年１２月１７日）
負荷が遮断された際の調速装置の性能として、定格負荷を超える最大電気出力状態で同じ基準を要求
２．蒸気タービン・発電機の健全性評価結果を確認
・タービンミサイルに係わる安全評価
・蒸気タービンを構成する機器の強度評価と調速装置の性能評価
・発電機および主変圧器の健全性評価
３．保安規定の変更
熱出力の記録及び記録の確認頻度の考え方を整理し、熱出力に係わる運転管理目標を明記
４．定格熱出力一定運転におけるプラント性能の確認

電気事業者としての対応
電気事業者としての対応
自主保安活動を適切に実施
１．経年変化や高経年化対策に対する対応
経年変化対策、定期安全レビュー、高経年化対策にあたり、定格熱出力一定運転が及ぼす可能性のある影響について継続的に評価し必要な対策を反映
２．運転マニュアル等を適切に変更
３．定格熱出力一定運転導入前に運転員等へ十分な教育訓練を実施
４．運転管理方法の改善へ向けた諸対策の実施
熱出力の表示や無効電力の警報など、運転管理の一層の信頼性向上対策
５．社内監査等の実施
上記対応が、品質保証計画に基づき現場で確実に実施されていることを電気事業者自ら監視し確認

３ −２

伊方発電所の設備健全性評価
伊方発電所の設備健全性評価■ 伊方発電所における定格熱出力一定運転実施に伴う発電設備の健全性評価書（電力からの提出）

平成１４年 １月２８日（内容の妥当性について確認終了） 平成１４年 ３月 ８日

設備健全性評価書■タービンミサイルに係わる安全評価■蒸気タービンを構成する機器の強度評価と調速装置の性能評価■発電機および主変圧器の健全性評価

４

定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（１）定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（１）
温排水排熱量と原子炉熱出力及び電気出力との関係
温排水として、海域に放出されるエネルギー（温排水排熱量）

温排水排熱量≒原子炉熱出力−電気出力

電気出力
原子炉熱出力温排水

温排水排熱量

５ −１

５ −２

定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（２）定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（２）
季節による電気出力及び温排水排熱量の変動概念
定格電気出力一定運転

定格熱出力一定運転

熱出力（海水温度に応じて変化）

夏の温排水排熱量

電気出力（海水温度に応じて変化）

電気出力（一定）６月

冬の温排水排熱量

定格熱出力

夏の温排水排熱量

１２月

１月

６月

１２月

定格電気出力定格電気出力１月

最大排熱量︵変わらない︶

定格熱 出 力冬の温排水排熱量

熱出力（一定）５ −３

定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（３）定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（３）

温排水拡散予測に用いる温排水排熱量を１００とした場合の比率（％）

020

4060

温排水拡散予測
最大排熱量
夏季（定格熱出力一定運転）

夏季（定格電気出力一定運転）
冬季（定格熱出力一定運転）

冬季（定格電気出力一定運転）

図 温排水排熱量の比較（概念図）

80100

定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（４）定格熱出力一定運転に伴う温排水に係る影響評価（
４）■ 発電設備の設置の際に行った温排水に係る環境影響評価は、定格熱出力一定運転時の最大の排熱量を上回る温排水排熱量を用いて評価していることから、評価結果は変わらない。
■ 定格熱出力一定運転を行った場合の温排水排熱量は、定格電気出力一定運転に比べると増加するがその量はわずかであることから、海域の環境への影響はほとんどないものと評価される。

５ −４