電力中央研究所の組織

評議員会
理事会

監事
内部監査室

理事長
専務理事

本

部

総務グル―プ企画グループ
経理グル―プ
広報グループ
知的財産センター

知財管理グループ
技術移転グループ

研究・試験機関

社会経済研究所
システム技術研究所

放射線安全研究センター

原子力技術研究所

ヒューマンファクター研究センター

地球工学研究所

バックエンド研究センター

環境科学研究所
電力技術研究所

大電力試験所

エネルギー技術研究所

塩原実験場
塩原実験場

材料科学研究所

PDセンター

赤城試験センター
狛江運営センター
我孫子運営センター
横須賀運営センター
業務支援センター

業務グル―プ
契約グル―プ
会計グループシステムグループ

CRIEPI Annual Research Report Fiscal Year 2011年度版

研究年報 2011
電力中央研究所

目次

index

1 .研究活動概要

1

2. 主要な研究成果

5

課題構成図
（研究の柱と8 研究所）

3

プロジェクト課題
リスクの最適マネジメントの確立（1）
持続可能な事業体制と料金制度

6（2）エネルギー技術戦略

8（3）
原子力土木構造物の耐震裕度評価

10（4）
放射性物質の環境影響評価と対策技術

12（5）
低線量放射線影響の機構解明

14（6）
合理的放射線安全確保

16（7）
使用済燃料の輸送・貯蔵

18（8）
高レベル放射性廃棄物処分

20（9）
低レベル放射性廃棄物処分

22

（10）
送電設備の風雪塩害評価

24

（11）
配変電設備の戦略的災害復旧支援

26

（12）
ICT 社会における雷害対策

28

（13）
温暖化の長期予測と適応支援

30

（14）
暴風雨予測と電力設備の温暖化影響評価

32

設備運用・保全技術の高度化（15）
圧力容器の照射脆化と健全性評価

34

（16）
SCC 現象の解明と健全性評価

36

（17）
配管減肉・減肉耐震評価

38

（18）
機器・配管および電気計装品の劣化診断

40

（19）
水力施設の防災・維持管理技術

42

（20）
検査・予測・監視の統合化設備診断技術

44

（21）
変電・地中送電設備の劣化診断・高経年運用

46

（22）
PCB 汚染変圧器の簡易処理

48

次世代電力需給基盤の構築（23）
IGCC の燃料種拡大化・高効率化

50

（24）
低品位燃料の利用技術

52

（25）
バイオマス／廃棄物高度利用技術

54

（26）
CO2 回収型火力システム

56

60

（29）
次世代通信ネットワークシステム

62

（30）
日本型デマンドレスポンスの評価

64

（31）
需要地系統と協調した基幹系統の運用

66

（32）
需要地系統用次世代機器

68

（33）
電化厨房設計支援

70（34）
高性能ヒートポンプ

72（35）
低損失パワー半導体

74（36）
低損失コンパクト電力変換応用機器

76

（37）
二次電池利用78（38）
高安全リチウム電池

80

基盤技術課題（2）
システム技術研究所

84（3）
原子力技術研究所

86（4）
地球工学研究所

88（5）
環境科学研究所

90（6）
電力技術研究所

92（7）エネルギー技術研究所

94（8）
材料科学研究所

96

99

4. 活動実績107〈 付表 〉

112（2）
主要な出版物

121（3）
主要な外部表彰122（4）
公刊物等一覧

124

４ 活動実績

（1）
研究報告等

３ 主要な新規研究設備

3. 主要な新規研究設備

２ 主要な研究成果

82

２ 主要な研究成果（1）
社会経済研究所

２ 主要な研究成果（28）
需要地系統の需給一体化運用・制御

２ 主要な研究成果

58

１ 研究活動概要（27）
CO2 貯留技術

1.研究活動概要

１
研
究
活
動
概
要

課題構成図 -研究の柱と8研究所

課
題
構
成
図
研
究
の
柱
と
８
研
究
所

1

１.研究活動概要
2011年度、当所は、震災による電気事業や社会 の 情勢 変 化を踏まえ、我 が 国 の 堅 固で柔軟な新たなエネルギー需給構造の構築を目指して、「リスクの最適マネジメントの確立」、「 設 備 運 用・保 全 技 術 の 高度化」、「 次世代電力需給基盤の構築」
を研究の中期的な方向性を示す「研究の柱」に定めました。その下で研究
課題の選択と集中を図り、電気事業や社会の変化に対応する課題、電力安定供給を支える
課題、さらに将来の電力需給基盤の構築を目指した課題などに取組みました。特に、喫緊の手立てが必要であった地震や津波、原子力事故などに対処する課題に対しては、当所が保有する知見や多岐にわたる基盤技術を活用して迅速に対応しました。
このうち、電気事業や社会のニーズが高く、タイムリーな成果の獲得と活用を図る必 要 がある課題を、「 プロジェクト課題」とし、8つの＊
専 門 別 研 究 所 の 連 携による横断的な推進体制により総合力を発揮して研究を推進しました。また、将来取り組むべき課題を見据えて維持・継承する技術、発展させる技術、新たな研究展開に必要な技術などの課題解決の源泉となる基盤技術については、専門別研究所の特徴と専門能力を生かしつつ、その整備と向上を目指す「基盤技術課題」として研究に取り組みました。

2011年度は、「 研究課題構成」に示します
ように、38 のプロジェクト課題と36 の 基 盤
技術課題のもとで研究を推進しました。また
軽水炉の高経年化対策に関する研究を「総括プロジェクト」
として、重点的に取り組みました。
2011年度に得られた主要な研究成果を、プロジェクト課題については課題毎に、基盤技 術 課 題については専 門 別 研 究 所 単位で、各 研 究 課 題 の目的などと合わせて2 章に示します。
また、研究活動による効果的な成果の創出を支えるため 、2 0 1 1 年 度には 、「実送電用
鉄塔の動態観測システム」、「ヒトiPS細胞分析装置」、「 大容量電力短絡試験設備-インパルス
電流発生装置」「、小型ゼオライトカラム試験装置」、などの新規研 究 設 備 を 導 入しました。
これらの研究設備の概要を3章に示します。併せて、当所の研究活動に関する主な実績を4章に取りまとめました。
＊「社会経済研究所」、「システム技術研究所」、「原子力技術研
究所」、「 地球工学研究所」、「 環境科学研究所」、「 電力技術研究所」、「エネルギー技術研究所」、「材料科学研究所」

設備運用・保全技術の高度化

プロジェクト課題

次世代電力
需給基盤の構築

リスクの最適マネジメントの確立

基盤技術課題2

2011年度 研究課題構成 （2012年3月31日現在）
プロジェクト課題
設備運用・保全技術の高度化

次世代電力需給基盤の構築

エネルギー政策分析■持続可能な事業体制と料金制度■エネルギー技術戦略
耐震信頼性向上■原子力土木構造物の耐震
裕度評価

軽水炉高経年化対策技術の確立■圧力容器の照射脆化と健全性評価■SCC現象の解明と健全性評価■配管減肉・減肉耐震評価■機器・配管および電気計
装品の劣化診断

次世代火力技術の開発■IGCCの燃料種拡大化・
高効率化■低品位燃料の利用技術■バイオマス／廃棄物高度利用技術■CO2回収型火力システム■CO2貯留技術

放射線安全・環境影響評価■放射性物質の環境影響評価と対策技術■低線量放射線影響の機構解明■合理的放射線安全確保

発電設備の運用・保守支援■水力施設の防災・維持管
理技術■検査・予測・監視の統合
化設備診断技術

バックエンド事業支援■使用済燃料の輸送・貯蔵■高レベル放射性廃棄物処分■低レベル放射性廃棄物処分

流通設備の運用・保守支援■変電・地中送電設備の劣化診断・高経年運用■PCB汚染変圧器の簡易処理

次世代グリッド技術の確立■需要地系統の需給一体化
運用・制御■次世代通信ネットワーク
システム■日本型デマンドレスポンスの成立性評価■需要地系統と協調した基幹系統の運用■需要地系統用次世代機器

１
研
究
活
動
概
要

課
題
構
成
図
-

リスクの最適マネジメントの確立

研
究
の
柱
と
８
研
究
所

電化・省エネルギー技術の開発■電化厨房設計支援■高性能ヒートポンプ■低損失パワー半導体■低損失コンパクト電力変換応用機器■二次電池利用■高安全リチウム電池

流通設備の自然災害対策技術の開発■送電設備の風雪塩害評価■配変電設備の戦略的災害
復旧支援■ICT社会における雷害対策
温暖化予測と影響評価■温暖化の長期予測と適応支援■暴風雨予測と電力設備の温暖化影響評価

基盤技術課題社会経済研究所

システム技術研究所

原子力技術研究所

地球工学研究所◆ 需要家システム◆ 次世代サイクル◆ 地震工学◆ 電気事業経営◆ 電力システム◆ エネルギー技術政策◆ 通信システム◆ 経済･社会システム◆ 情報数理◆ 発電基盤技術◆ 原子炉システム安全◆ 原子力応用・将来技術◆ ヒューマンファクター研究◆ 地圏科学◆ 構造工学◆ 流体科学

環境科学研究所

電力技術研究所

エネルギー技術研究所

材料科学研究所◆ 水域環境◆ 雷・電磁環境◆ 燃料高度利用◆ 火力材料◆ 大気・海洋環境◆ 生物環境◆ 環境リスク評価◆ バイオテクノロジー◆ 高電圧・絶縁◆ 高エネルギー◆ 電力応用◆ 大電流技術◆ 高効率発電◆ ヒートポンプ・蓄熱◆ エネルギー変換◆ 熱流体・反応数値解析◆ 原子力材料◆ エネルギー変換・貯蔵材料◆ 先進機能材料◆ PD制度に関する

非破壊検査の高度化

32.主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立
設備運用・保全技術の高度化
次世代電力需給基盤の構築
基盤技術課題5

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

持続可能な事業体制と料金制度

背景・目的

主な成果

2011年の東日本大震災により、わが国のエネ ル ギ ー 政 策 は 転 換 を 迫られて おり、省的な議論が期待される中で、客観的な調査研究に基づく情報発信の意義は大きい。

エネルギーの一層の促進や再生可能エネル

本課題では、震災以降の電気事業規制等のギーの導入の加速化といった課題とともに、諸制度の改革に参考となりうる国内外の事例

電気料金制度や供給体制のあり方への関心

調査等に基づき、将来にわたって社会的に合も高まっている。中長期的視点に立った合理

意しうる電気事業制度のあり方を提示する。

1

米国の発送電分離の事例調査−電 気 事 業に与える影 響−

米国の一部の地域で実施された発送電分

近年は、発電と送電の間の調整においてISO離の様態を類型化し、その経緯や課題についが果たす役割が拡大しているが、設備を持たて事例調査を行った［Y11036］。米国の発送電ないISOには経済性を追求するインセンティ

分離では、ISO（独立系統運用組織）を設立しブ が 働きにくいという問 題 が 指 摘されていて送電の系統運用機能を分離し、さらに発電

ることがわかった。

部門の分離に踏み込む例もみられる
（図1）。

2

電気料金の国際比較と変動要因の解明 −電源構成や小売自由化の影響−

主 要 国 の 近 年 の 電 気 料 金 動 向を比 較し、公 租 公 課 の 影 響により、特に家 庭 用 の 電 気

そ の 構 成 要 素 の 変 化まで 把 握した 上 で 、各料金（税込）がわが国よりも高くなっているこ

国 の 政 策や 電 源 構 成 など、電 気 料 金を巡ると（図2）や、英国など料金規制が撤廃された背景を検証した［Y11013］。再生可能エネル

国では、自由化後に家庭用/産業用の料金比

ギー の 比 率 が 高 いドイツやデンマークでは率が高くなる傾向を確認した。

3

英国の電気料金制度の課題 −送配電料金の規制方式と全面自由化後の社会福祉料金−規制分野の送配電料金の規制方式としてまた 、英 国 の 社 会 福 祉 料 金 の 事 例を調 査し効率化を重視したインセンティブ規制を運用［Y11017］、一般に全面自由化後に低所得者してきた英国が導入を予定している、長期的等に対 する割 引 料 金 の 提 供を事 業 者に義視 点による設 備 形 成を重 視した新しい 規 制

務付けることの是非や問題点を明らかにした方式の実効性について調査した［Y11012］。

（表1）。

4

家庭用需要家のスマートメータおよび住宅用太陽光発電に関する意識調査

国 内 の 家 庭 用 需 要 家 を 対 象 に 、料 金 メ行の時間帯別電灯料金を利用していない需

ニューやスマ ートメータを用 い た 需 給 対 策

要家のうち、その利用を検討したいと回答しに関する受容性や利用意向、および、住宅用

た需 要 家は半 数に満たな いことなどを明ら

太陽光発電に対する選好に関する意識調査

かにした（図3）。

［ Y 1 1 0 2 9 ］。そ の 結 果 、現を行った［ Y 1 1 0 1 6 ］

6

その他の報告書 ［Y11018］

図1 米国における発送電分離の類型化
米国で、発送電分離を実施した地域では、ISO（ 独 立 系 統 運 用 組 織 ）を新 たに設 立して 系 統
運用機能を分離する例が多く、さらに発電 の法的分離（別会社化）や所有権分離を行っている地 域 が ある。近 年は、短 期 的な供 給 力 の 確
保や長期の設備計画の策定において、ISOが果たす役割がますます重要になってきているが 、設 備を持たない I S O がどこまで経 済 性を追求できるのかが懸念されている。

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課題

詳細

適用対象となる
需要家の特定の困難性

・社会福祉料金の適用対象が燃料貧困世帯(収入に占める燃料費の高い世帯)とは限らない。
・事業者は年金等のデータが利用できず、燃料
貧困世帯の特定が困難。

燃料貧困対策の根本原因との関係

・根本的解決策である住宅等の省エネルギー化に寄与しない。
・住宅の省エネルギー補助等と異なり、効果が永続しない。
・需要家の省エネルギーへの負のインセンティ
ブとなる可能性がある。

費用回収・費用負担の問題

・費用を需要家から回収したので、結果的に需要家の負担を増加させた。
・他方、財政逼迫時には、税（政府財源）による手当は非現実的である。

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図2 主要国の家庭用/産業用の電気料金(税込み)(2010年)
再生可能エネルギーの比率の高いデンマークやドイツでは、特に家庭用需要家の公租公課の負担が大きく、電気料金（税込）の水準はわ
が国よりも高くなっている。
注）データはIEA の 料金収入単価のデータを利用。ただし、フランスは、Eurostatのデータを利用。また、
ドイツ、スペイン、韓国について
は、2009年データを利用。米国はEIAの料金
収 入 単 価より、割 高 な 州 の 代 表としてコネチ
カット州、割安な州の代表としてワシントン州の値を点線で繋いでいる。

図3 2008〜11年に実施された英国の
社会福祉料金の評価の要点
英国の社会福祉料金は、2004年以降の家庭用電気・ガス料金の急騰を背景に、事業者が政府の政治的な要請に応える形で実施された。
家庭用需要家保護のために割引料金の実施が求められているという現状に鑑みて、同国内では、家庭用の小売自由化は失敗であったとの評価も出てきている。

図4 時間帯別電灯料金の利用意向
現行の時間帯別電灯料金を利用していない需
要家のうち、1年以内に利用を検討したいと回答した需要家は4%程度と少なく、「 時間帯が自分の家庭の生活に合うメニューができれば検討したい」需要家を合わせても4割程度に留まる。これら利用検討意向のある需要家には節電意識が高いなどピーク電力削減の可能性のある家庭も含まれていた。

注）
2 011年10〜11月調査。
回答対象者は、現行の時

間帯別電灯料金の非利用者（約8割、n=2,126）。

7

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

エネルギー技術戦略
背景・目的

エネルギー安全保障と地球温暖化防止を
両 立 させ て いくためには 、長 期 的 な エネ ル

策の策定論議に有益な情報を提示することが求められている。

ギ ー 技 術 開 発・普 及 戦 略 の 下 、適 切 な 政 策

本 課 題 で は 、東 日 本 大 震 災 以 降 の 電 力・

運営が必要である。そのためには、技術的なエネルギー政策の議論の状況も踏まえなが将来見通しに加え、その開発・普及を促進なら、エネルギー技術開発・普及の戦略構築にいし阻害する社会的・経済的・政策的な要因

資する知見の摘出と発信を行う。

を、豊 富 な 事 例に基 づ いて調 査・分 析し、政主な成果

1

東日本大震災の被災地におけるエネルギー利用実態や復興に関する調査

アンケート調査により震災直後の実態を明たが、太陽光発電は限られた用途に活用されらかにし、費用対効果を考慮した防災対策のるにとどまっていた［Y11027］。また、震災後あり方を考察した。系統電力の復旧は他のラの 農 林 業 の 合 理 的 再 編を目 指し、農 林 業 がイフラインより早かった（ 図 1 ）。停 電 時にお有する侵食防止や水資源かん養などの多面

いて、電 池 等 の 旧 来 技 術は迅 速に活 用され的機能を評価した［Y11020］。

2

2011年 夏 の 節 電 実 態に関する調 査

東 京 電 力 管 内 の 家 庭を対 象にインタケ ート調 査や 、小 売 業 界 の 節 電 の 事 例 分 析

ビュー・アンケ ート調 査を実 施し、節 電 の 効［Y11034］を実施した。業務部門では照明・空果 内 訳（ 図 2 ）、社 会 規 範 や 節 電 情 報 などが調 の 見 直し等 が 図られ継 続 意 向 も 高 い が 、果 たした 役 割 や 、電 力ピ ークを 強 調した わ

産業部門では費用負担や生産調整等の悪影

かりやすい 情 報 提 供 の 必 要 性を明らかにし響も大きかった（図3）。

た［ Y 1 1 0 1 4 ］。また 、全 国 の 事 業 所 へ のアン

3

2010年の新築住宅を対象に、住宅の建てかにした［Y11015］。また、家電メーカーの待方や販売形態による省エネルギー・断熱技術

機電力対策等の事例分析を実施し、業界によの 採 用 率 の 違 いや 、居 住 者 の 評 価 等を明らる自主的取組みの成功要因を整理した。

4

気 候 工 学（ジオエンジニアリング ）の 研 究 動 向 の 調 査

欧米において、人工的に地球温暖化を抑制

る国際枠組に関する議論も活発化している状

する気候工学のシミュレーション研究等が立況を調査し、我が国の研究の必要性と課題を

ち上がりつつあると同時に、研究開発をめぐ整理した［Y11008］。

58

国 内 の 省エネル ギー・温 暖 化 対 策に関する調 査

温 暖 化 対 策やエネル ギーセキュリティをめぐる国 際 動 向 の 調 査

20 1 1 年 末 の C OP 1 7で示された「 2020されることを明らかにした［Y11028］。また、年以降の新たな法的枠組みに2015年まで

中 国によるシェー ルガスの 開 発 技 術 の 獲 得に合意する」というロードマップについて、先努力を調査し、国内の自主技術開発と海外か進国と新興国の協調の困難さを踏まえると、らの技術移転をともに加速させていることをロードマップ通りには交渉が進まないと予想［ Y11031］。
明らかにした（図4）

0

水道

30

灯油

40
50

１ヶ月後

３週間後

２週間後

１週間後

80
90

ガソリン

都市ガス

60
震災発生

ライフラインの途絶率( % )

LPガス

20

70

図 1 アンケートに基づく被 災 三 県 全 域 のライフライン途 絶 率 の 推 移各ライフラインの 途 絶 率（ 調 査 対 象 者 の 回
答 ベ ー ス）は 、L Pガスが 震 災 直 後に最 も 小
さい。途絶率が10%以下にまで回復するのに必 要 な日数は、電 力 、L Pガス、水 道 、都 市
ガス、灯油、ガソリンの順に少ない。

電気

10

100

図2 家庭部門の節電対策（全体で効果が大きかった上位10対策）
調査対象の2011年7〜9月分の電気使用量は、気象影響要因を控除した補正値で、前年より平均10%減少した。使用量減の4割
程度はエアコン節電による効果と推定され、エアコンの利用時
間減は3%弱の効果をもたらした。

図3 産業・業務部門の節電対策
(最大電力削減率の内訳;東日本)
業務部門の節電量の大半は照明削減と空調緩和による。一方、工場では時間シフト、生産プロセスの稼働減、自家発電による節電対策が広く実施され、これらによる節電の寄与が大きかったが、費用や悪影響も大きいという問題があった。

図4 中 国によるシェールガス開発技術の
獲得努力
中 国にお けるシェー ルガス開 発 では 、国 有
石 油 会 社と傘 下 の サ ービ ス 会 社 が 中 心となって 、国 内 にお ける自 主 開 発と海 外 からの 技 術 移 転を通じて 、生 産 設 備とそ れを支える技術能力を構築しようとしている。様々な 取り組 み が 展 開されており、技 術 獲 得 の期待が高まっているが、明示化されないノウ
ハウに対するアクセスの困難など、阻害要因もある。

9２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

原子力土木構造物の耐震裕度評価

背景・目的

2 0 1 1 年 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震による福「 ど れくら い 大 き な 地 震 が 生 じ る の か 」、

島 第 一 原 子 力 発 電 所 の 事 故を受けて、原 子「 構 造 物はどこまで地 震に耐えられるのか」

力発電所耐震設計審査指針 の 改訂、新知見について解明し、「 地震で構造物が破壊するを 踏まえた 耐 震 安 全 性 の 再 評 価（ 耐 震 バッ

リスクをどう説明するか」についての方策を

クチェック）、ストレステ スト一 次 評 価 等 が提 示 することで 、原 子 力 土 木 構 造 物 の 耐 震進められている。

信頼性向上に資する。

本 課 題 で は 、こ れら の 動 き に 対 応して 、

主な成果

1

活 断 層 の 連 動 性 評 価 の ため の 指 標 の 抽 出

2011年東北地方太平洋沖地震は複数のから、活 断 層 の 連 動 性 評 価に重 要と考 えら

震源領域が連動した巨大地震であり、活断層れる指標を抽出した。抽出した指標の例としにおいても連 動 性を適 切に評 価することがて、応 力 場と断 層 の 分 布 形 状では断 層 の 破従前に増して重要となった。そこで、1891年

壊進展が応力場に支配される可能性を見出

濃尾地震（M8.0）を対象として、変動地形学した（図1(a)）。また、断層間を横断する構造

的 調 査・地 表 地 質 調 査［ N 1 1 0 4 6 ］、地 球 物 理線がある場合、その長さと断層のセグメント

学 的 調 査［ N 1 1 0 4 7 ］を行うとともに、数 値 解長の比が連動確率と関係する可能性を示した

析・模型実験による基礎的な検討［N11049］（図1(b)）。

2地 震 動 評 価 の ため の 硬 質 地 盤における減 衰 評 価 手 法 の 体 系 化

原子力発電所の耐震安全性評価において、を利用した地盤を伝わる地震波の速度計測

基準地震動Ssを策定する際、硬質地盤の減衰(PS検層)、岩石コアの室内試験の結果から独定数の妥当性を評価する必要があり、これま立に得られる減衰定数が、亀裂等に起因する

で以下の2点が課題となっていた。

岩盤の不均質性を表す指標により、統一的に・地 表近くの岩盤が、地下深部で一般に考え関係づけられることを明らかにした(図2)。こられる減衰定数より大きい値を示す理由

れにより、地表近くでは岩盤の不均質性の影・鉛 直アレイ地震観測記録がない地点での響で減衰が大きいこと、地震観測記録がない

減衰定数の設定値の妥当性

地点での減衰定数をPS検層と室内試験から

本検討では、地震観測記録、ボーリング孔評価できることを示した［N11063］［ N17］。

3

構 造 物 の 地 震 時 安 全 性を簡 便に判 定 可 能なダイアグラム の 提 案

入 力 地 震 動 の 強 度（ 例 えば 最 大 加 速 度 ）確 率に対して 、決 定 論 的に耐 力 を 評 価したで 耐 震 裕 度 を 定 義 することにより、構 造 物

構造物の安全性を簡便に判定することが可の 耐 力と地 震リスク（ 構 造 物 の 年 損 傷 確 率能となる［ N 1 0 0 0 7 ］。これにより、地 震 時 にで 考 慮 ）との 定 量 的 な 関 係 を 示 すリスクダ

お ける発 電 所システム の 脆 弱 部 を 定 量 的・

イア グ ラムを 提 案した 。この ダ イアグ ラム

合理的に抽出することができる。

を用 いることで 、設 計 上 考 慮 す べ き 年 損 傷

10

(a)

(b)

横断構造の長さ／活断層のセグメント長

図1 活断層の連動性評価指標と連動確率の評価例(a) 平面ひずみ圧縮試験と数値解析から、地震時の断層破壊が初期の不連続面ではなく、応力場から想定される方向に進展する結果が得られ、断層の破壊進展が応力場に支配される可能性が示された。 (b) 複数の活断層の間を横と活断層セグメント長（F L ）の比によって活断層の連動のしやすさ
切る構造線が存在する場合、横断構造の長さ（P L ）が異なることが明らかになった。イタリアの正断層で示された関係（○）が我が国の逆断層（△）、横ずれ断層（も成り立つことが示され、一般に破線のような確率分布が予想されると考えられる。

）で

(a)

(b)

(c)

図2 地盤の減衰メカニズムと各種評価手法の関係
鉛直アレイ地震観測記録を用いた減衰設定が標準手法であるが、地震観測記録がない地点ではボーリング調査（ P S 検 層 ）や岩 石コア室 内 試 験に基づ いて減 衰 設 定を行う必 要 が ある。( a ) ( b ) 各 種 評 価 手 法で得られる減 衰は岩盤の不均質性を考慮することで統一的に関係づけられる。(c)従来の地盤モデル（各地層内のS波速度一定とす
る速度構造+減衰ho）とPS検層で得られる不均質性を考慮したS波速度構造+岩石コアの減衰（不均質性の影響を含まない減衰）による地盤モデルは等価な地盤応答特性をもつことを明らかにした。

11

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

放射性物質の環境影響評価と対策技術

背景・目的

福島第一原子力発電所事故による放射性に関する最新のシミュレーション技術を用い物質の漏洩により、環境汚染が生じ、その影て、環境汚染の実態を解明するとともに、汚染

響評価と環境修復を行うために、環境汚染の拡大の原因となる大気から海洋や地上への放実態を把握することが喫緊の課題となってい射性物質降下量を評価する手法を開発する。

る。この環境汚染は国の指針における原子力また土壌汚染地点などを対象として、環境修発電所の事故時の放出量・被害範囲の想定を復に向け環境汚染状況を明らかにし、さらにはるかに超える規模で発生しており、既存の汚染地域の大半を占める森林などにも適用で評価手法では対応できない状況にある。

きうる環境モニタリング手法を開発する。

本課題ではとくに大気、海洋および地下水
主な成果

1

大 気 環 境 汚 染 の 実 態 把 握と評 価 技 術

福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 から 大 気 へ 放 出［ V 1 1 0 5 4 ］。そ の 結 果 、関 東 地 方における大された放 射 性 物 質 の 輸 送 、拡 散 および 地 表

気中濃度の時間変化を概ね再現できること

面 などへ の 沈 着 過 程を解 明 するため 、広 域

（ 図 1 ）、今 後 の 詳 細 な 実 態 解 明や 放 出 量 評の大気拡散モデルを構築し、関東・東北地方

価の妥当性確認などに向けて必要となる大などを対象とした放射性物質の大気中濃度

気拡散モデルの改良項目を明らかにした。

や 土 壌 沈 着 量 の シミュレー ションを 行った

2

海 洋 環 境 汚 染 の 実 態 把 握と評 価 技 術

福島第一原子力発電所から海洋へ放出さから 原 子 力 安 全・保 安 院 に 報 告 さ れ 、そ のれた 放 射 性 物 質を対 象とし、当 所 の 領 域 海

後一般に公開された（http://www.tepco.

洋モデルにより拡散シミュレーションを実施

co.jp/cc/press/11052103-j.html）。

し、沿 岸 域 で の 表 層 濃 度 のピ ーク値 などのまた、海洋拡散シミュレーションにより、発電

拡 散 状 況 および 将 来 的 な 濃 度 の 低 下 傾 向所から海洋へ直接放出した放射性物質の量を明らかにした［ V 1 1 0 0 2（
］ 図 2 、図 3 ）。このの推定が可能となった。

海洋拡散シミュレーション結果は、東京電力

3

汚 染 土 壌 の 除 染と長 期 的 環 境 影 響 評 価

環 境 修 復に向 け 既 往 の 除 染 手 法 およびにより、土壌深度によって異なる放射性物質

そ の 除 染 効 果 を 取りまとめるととも に 、環分布などの環境汚染の実態把握が可能であ

境汚染の実態を簡便な方法でモニタリング

ることを示した（図4）。また、今後の森林などするために、土 壌に含まれる放 射 性 物 質 かの汚染把握や除染作業の効率化に必要な放らの 空 間 線 量 率＊1 を分 離して測 定する方 法

射線管理に向け、樹種や部位によって放射性［ V 1 1 0 2 6 ］、および G M 計 数 管＊2 を用 いた土物 質 の 付 着 量 が 異なることなどによる空 間壌中の放射性物質濃度を簡便に測定する方［V11 0 2 7 ］
線 量 率 へ の 影 響を明らかにした。

法を開 発した［ V 1 1 0 5 2 ］。これらの 測 定 方 法（図5）。

＊1 対象とする空間に周辺の放射性物質から入射する単位時間当たりの放射線量は空間線量率と呼ばれ、
表示単位はμSv/h（マイクロシーベルト/時）。
＊2 検出ガスの入ったGM菅内にて電離放射線を検知し放射性物質含有量を計数率として測定する装置。
12

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E

図2 海洋表層での拡散状況（シミュレーション結果）
海 洋に放 出された放 射 性 物 質は沿 岸で拡 散 するとともに大きな渦により外洋に拡がること（4月13日）、千葉沖までに拡散すること（5月1日）など、その実態を解明した。(図中の ・ はモニタリング点）

㻟㻛㻞㻣

㻠㻛㻠

図1 放射性物質の大気中濃度の経時変化
広 域 の 大 気 拡 散モデ ルは福 島 第 一 原 子 力 発 電 所
から約 2 5 5 k m 離 れた 地 点（ 東 京 都 世 田 谷 区 ）において、事 故 漏 洩や広 域 輸 送などによって生じる
3 月 の 放 射 性 物 質 の 大 気 中 濃 度 の 時 間 変 化を再現した。
図3 セシウム-137の表層濃度の比較
発 電 所 からの 直 接 漏 洩による海 洋 で の 表 層 濃 度の 増 加 傾 向（ 3 月2 7日以 降 ）、4 月４日のピ ーク値を再現した。

図5 樹木への放射性物質の付着状態
種 々 の 樹 木を対 象に周 辺 の 空 間 線 量 率と樹 体 の
放 射 性 物 質 濃 度 を 測 定した 結 果 、ス ギ やヒノキなどの 一 部 の 針 葉 常 緑 樹 にお い て 、樹 幹 頂 部 の
放 射 性 物 質 濃 度 が 高く
（ 図 中 の 赤 色 部 分 ）、周 辺
空 間 線 量 率 に 影 響 を 及 ぼして い ることを 明らかにした。このことは放 射 性 物 質 の 降 下 時における着 葉 状 況 、落 葉 の タイミング などと関 連 が 高 いと考えられる。

図4 土壌中の放射性物質の深度分布
土壌の空隙が大きい雑木林では下層へ移行が生じるのに対し、裸地では表層に留まっていることなど、土質に応じて、放射性物質の深度方向の移行
割合が異なることを明らかにした。

13

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

低線量放射線影響の機構解明

背景・目的

主な成果

現 行 の 放 射 線 防 護 体 系 は 、しき い 値 なし

れば、防護 基 準を科 学 的 な 裏 付 けに基 づ い

直線（LNT）モデルに基づいて構築されていた 合 理 的 な も のにすることや 、社 会 の 放 射る。L N Tモデ ルは、デ ータの 少ない 低 線 量・線に対する不 安を低 減することにつな がる

低線量率放射線の健康リスクを、高線量・高と期待される。

線量率における疫学データから、便宜的に直本 課 題では、放 射 線 防 護 基 準 の 適 正 化 の

線 外 挿したものである。しかし近 年 、自然 放

ため の 科 学 的 デ ー タ 取 得 を目 的として 、高射線の10倍程度以下の低線量率では、LNT

自然 放 射 線 地 域におけるヒトの 疫 学 調 査をモデルによる推定値よりもリスクが小さいこ

実 施し、低 線 量 率 放 射 線 では 健 康リスクがとを示すデータが得られてきている。低線量高まらないことを示すとともに、その機構を率被ばくによる健康リスクを正しく評価でき

生物学的研究により明らかにする。

1

中 国 高自然 放 射 線 地 域 の 疫 学 調 査

中国広東省陽江地区の高自然放射線地域

スクを評価して、両集団間で放射線によるが（HBRA）住民の疫学調査において、30〜74ん死亡（図1）、白血病死亡、非がん死亡のリス

歳の住民約32,000人を対象とし、評価精度

クはいずれも有意に上昇しないことを明らか

向上のため観察期間を延長して20年とした調

にした
（表1）
。この結果は、インドでの調査結果

査結果をとりまとめた。HBRAと対照地域＊1の（図1）と同様に、低線量率放射線の長期被ば対象住民の観察期間までの平均累積被ばく

くのリスクがLNTモデルによる推定より小さ

線量は、それぞれ84.8mGy、21.6mGy＊2でくなる可能性を示すものである。

ある。対照地域を基準とした相対的な健康リ

2

X 線 誘 発バイスタンダ ー 応 答による自然 発 生 突 然 変 異 の 抑 制

放射線を受けたとき、放射線が当たった細細胞のうちの5細胞に対してX線を照射し、細胞の周囲の健全な細胞も影響を受ける現象

胞集団全体の生存率（図2A）と突然変異を持（バイスタンダー応答）が知られており、放射つ細胞の割合（図2B）を測定した結果、いず線が当たる細胞と当たらない細胞が混在す

れも1Gy近傍で低下することが明らかとなっる低線量・低線量率の場合には、実際に放射た。両指標の傾向が一致したことは、遺伝子線を受けた細胞より多くの細胞に影響が生じに傷を持つ細胞が細胞死により選択的に組る可能 性 が 指 摘されている。そこで、X 線マ織から排除される可能性を示すものであり、イクロビ ー ムを 用 い て 、バ イスタンダ ー 応

低 線 量 域でバイスタンダ ー 応 答により実 際答により発がんの原因とされる突然変異（遺に受けた線量以上にがんの原因となる影響

伝 子 の 傷 ）が 生じる頻 度を調 べ た 。約 1 0 万が生じることはないことを示唆している。

＊1 調査地域近傍で放射線レベルは低いが生活様式が類似した地域。
＊2 吸収線量の単位。本調査ではγ線による外部被ばくが中心なので、1mGy=1mSvと考えることができる。

14

その他の報告書 Tao et al, Health Physics, 2012; Maeda et al, J. Radiat. Res., 2012

ERR: 過 剰 相 対リスク。対 象とする集 団に対 する相 対 的な健康リスク（相対リスク）から1を引いた値。ERR/

Gyは単位線量あたりのリスクの増加を示す値で、図1の傾きに相当する。

95%信頼区間の下限（左の数値）と上限（右の数値）がい

ずれも正または負であれば、放射線による有意な影響があったと判 断できる。表 中 の いず れの 指 標につ いても、有意な影響は観察されなかった。

図1・表1 中国の高自然放射線地域住民疫学調査結果
対照地域と比較して、線量の増加に伴うリスクの上昇は認められなかった。これは、インドHBRAの結果と同様な結果であり、線量にほぼ比例してリスクの上昇が見られる原爆被爆者のデータとは明らかに異なる傾向である。
図1の中国の積算線量は、25mGy幅で設定された各線量群の中間値を用いた。

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図2 X線誘発バイスタンダー応答による自然発生突然変異の抑制（A）X線によるバイスタンダー応答がチャイニーズハムスター細胞の生存率に及ぼす影響。横軸は照射した各細胞の核における線量。1Gy付近でバイスタンダー応答により細胞死が増加し、線量が高くなると回復する。

（B）同じ試料を用いて突然変異を持つ細胞の割合を測定した結果。細胞の生存率が低下した線量において突然変異を持つ細胞の割合が非照射（0Gy）
レベルより低下し、線量が高くなっても非照射レベル以上に増加しないことが明らかとなった。

15

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

合理的放射線安全確保

背景・目的

一 般 公 衆 の 放 射 線 安 全（ 放 射 線による健

本 課 題では、福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 事 故康影響がないこと）をどのように確保するか

後に決められた新たな基準も含め、放射線安については、福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 事 故 以

全の社会への説明性の向上をはかることを来、大きな関心事に挙げられており、その判目的に、放 射 線 安 全 の 確 保 のための 合 理 的

断 基 準 の 妥 当 性は、社 会に対する透 明 性をな考え方や評価手法を当該分野の専門家に確保した上で、これまで以上に判りやすく説

対して提案する。

明することが求められている。

主な成果

1

福島第一原子力発電所事故後に講じられた除染スクリーニング基準の検証

福島第一原子力発電所事故により大量のその結果、物品から受ける年間の線量は最大

放射性物質が環境中に放出され、物品や体表でも1mSv以下であり、国際放射線防護委員会

面が汚染する事態に至り、汚染を除去すること（ICRP）の勧告した、さらなる防護措置を要し（除染）が必要かどうかを判断するための基準

ない介入免除レベルを下回ることが明らかと（スクリーニング基準）が新たに設定された。

なった。また、皮膚に直接付着した場合であっ当所では、この除染スクリーニング基準を検ても、脱毛や潰瘍などの影響の発生からも十証するため、除染スクリーニング基準に相当分に防護され、除染スクリーニングが十分にする物品や人体の表面汚染からの被ばく線

安全な基準であることがわかった。

量を、物品から受ける線量と皮膚への直接沈
着から受ける線量に分けて試算した（表1）。

2放射性廃棄物処分施設の核種低拡散性の説明性の向上

放射性廃棄物処分の放射線安全を示す上由を示すことが必要である。そこで、核種ので、低レベ ル 放 射 性 廃 棄 物 処 分 の 安 全 審 査

拡散に対して影響が大きい媒体の空隙構造の 新 指 針 では 、安 全 評 価に用 いられるパ ラに着 目し、低 収 着 性 核 種 の 陰イオンを用 い

メー タ の 確 からしさを 示 すことによる説 明

た拡散試験によりFAC中の拡散挙動を評価

性 の 向 上 が 求められている。処 分 方 法 の 一した。その結果、FAC中の陰イオンの拡散速つである余裕深度処分施設の高緻密コンク

度は一般的なセメント系材料であるOPC＊2

リート層は、収 着しにくい 核 種（ 低 収 着 性 核と比べて1〜3桁小さいことを明らかにし(図種 ）の 廃 棄 物から生 活 環 境 へ の 拡 散を抑 制1)、これがFACの緻密化(空隙径および空隙

するうえで重要であり、候補材であるFAC＊1率の減少)（ 図2）によるものであることを示

中 の 拡 散 挙 動を把 握し、そ の 低 拡 散 性 の 理

した［L11008］。

＊1 フライアッシュ混合低熱ポルトランドセメント。
＊2 普通ポルトランドセメント。

16

その他の報告書 H. Ogino et al., Radiat. Prot. Dosim., Advance Access Published Jan. 6, 2012⤒ཱྀᦤྲྀ>P6Y\@⓶⭵>P6Y\@እ㒊⿕ࡤࡃ>P6Y\@྾ධᦤྲྀ>P6Y\@እ㒊⿕ࡤࡃ>P6Y\@྾ධᦤྲྀ>P6Y\@⓶⭵>P6YK@ᣑᩓࡋࡓ⁐㉁⃰ᗘ㸦PROGP㸧

表1 除染スクリーニング基準（100,000 cpm）に相当する表面汚染からの被ばく線量
除染スクリーニング基準は、当初、汎用的なGMサーベイメータの計数率で1分間あたりのカウント数（cpm）
で10万とされた。同計数率に相当する放射性ヨウ素131、放射性セシウム134および137の表面汚染密度を5ケース想定し、それぞれの汚染物からの外部被ばく線量と内部被ばく線量（吸入摂取と経口摂取）を計算した。皮膚への直接沈着による被ばくについては、急性被ばくを考慮して1時間当たりの線量として計算した。皮膚を洗浄せず、急性被ばくが数週間程度の長期にわたったとしても、臨床症状が認められるしきい線量（一時脱毛は3Sv、紅斑は5Sv、永久脱毛は7Sv）には到達しない。

0.0015

OPC୰ࡢDe
10-12m2 s-1
ࠉ࣮࢜ࢲ࣮0.0010FAC-ClFAC-Br
FAC-I
OPC-ClOPC-Br
OPC-I

FAC୰ࡢDeCl㸸10-13m2 s-1
Br㸸10-14m2 s-1
I㸸 10-15m2 s-1

0.0005

（nm）

0
0

2000

4000
6000
᫬㛫/hour8000（nm）

図1 拡散試験結果
図2 セメント硬化体試料の空隙径分布
陰イオン（塩素Cl、臭素Br、ヨウ素I)の有効拡散係数De は空隙構造等に依存する。OPCのDe は10 -12オーダーであり、それに比べて図1のFAC中のDe が非常に小さいことが分る。図2に見られるFACの緻密化は、含有するフライ
アッシュの緩やかな水和反応に起因するものと考えられ、これがFACの低拡散性に寄与している。

17

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

使用済燃料の輸送・貯蔵

背景・目的

我が国の将来の原子燃料サイクル技術にコンクリートキャスク方 式 の 貯 蔵 施 設 の 信

ついては、原 子 力 委 員 会 の 新 大 綱 策 定 会 議

頼 性 を 確 認 することで 実 用 化 を 促 進 する。

で複 数 の 技 術 選 択 肢 が 検 討されているが 、

また、実績のある輸送・貯蔵兼用金属キャス

再処理・直接処分などのいずれの場合にも、

クにおいては、将来の貯蔵後輸送に備え、金使用済燃料の中間貯蔵の重要性が指摘され属ガスケットの 密 封 機 能 の 経 年 変 化 評 価 手ている。

法 を 確 立 する。加 えて 、経 済 的 な 鋳 鉄 材 料

本 課 題 で は 、原 子 力 発 電 所 から 発 生 する使 用 済 燃 料 の 、経 済 的 な 長 期・大 容 量 貯を使 用した代 替 金 属 キャスクの 実 用 化を図り、選択肢の拡充を図る。

蔵 技 術 として 有 望 な キャニ ス タ を 用 い た
主な成果

1

オーステナイト系ステンレス鋼キャニスタ

内包される欠陥の画像化による探傷方法を

蓋溶接部の欠陥検査としてフェーズドアレイ

提 案した［ N 1 1 0 5 7 ］。今 後 、学 協 会 の 民 間 規（PA）法の超音波探傷（UT）検査手法（図1）

格に反映し、キャニスタ密封機能確保に関わを適 用 する試 験 結 果に基 づき、蓋 溶 接 部にる検査手法の実用化を図る。

2

キャニスタ塩分付着管理技術の開発 −塩分の環境測定と低減によるSCC対策の向上−

海 塩 が 飛 来 す る 環 境（ 気 中 塩 分 量 約 2μ

濃 度 計 測 方 法 の 評 価 を 行 い 、C l 濃 度 0 . 0 5

g/m 3 ）下で、鉛直状態の高温金属試験片へ〜 1 . 0 g / m 2の 範 囲 で 定 量 計 測 が 可 能 で あの 飛 来 塩 分 付 着 量 は 、S U S 3 0 4 L 材 の 応 力［ H 1 1 0 2 0 ］。さらに、
コることを示した（ 図 2 ）腐 食 割れ（ S C C ）発 生 限 界 塩 分 量 0 . 8 g / m 2

ンクリートキャスクの 給気口に装着でき、除に比べ小さく、1年間で0.03g/m 2 であった

熱 性 能に影 響を及ぼさない 高 性 能 の 塩 分［ N 1 1 0 2 8 ］。また 、キャスク内 の 冷 却 流 路 狭流入低減装置を開発した［N11044］。これに隘部を想定した、レーザー誘起ブレイクダウ

より、キャニ スタ 塩 分 付 着 管 理 技 術 による

ン分光法（LIBS）によるキャニスタ表面塩分

SCC対策向上に見通しを得た（図3）。

3

金属キャスクの密封機能の経年変化評価 −60年貯蔵後の密封性能評価法の提案−

ア ル ミ製 金 属 ガスケットを 対 象とした 経も 、ガ ス ケットに 密 封 性 能 を 維 持 す るだ け

年 変 化 評 価 を 行 い 、貯 蔵 後 に 必 要 な 復 元の 復 元 変 位 が 残 されて い ることを 示した 。

変 位 を 有 限 要 素 解 析 で 算 定 する 方 法 を 提（ 本 成 果 の 一 部は、経 済 産 業 省 原 子 力 安 全・

案（ 図 4 ）した 。そ の 結 果 、6 0 年 が 経 過して保安院からの受託研究として実施した。）

4

18

キャニスタ検査技術の開発 −超音波探傷検査による溶接部の欠陥検出能力の向上−

代替材料金属キャスクによる選択方式の拡充 −鋳鉄製金属キャスクのASME規格化−

当 所 が 実 施した鋳 鉄 製 金 属 キャスクの 実

た［N11027］。これにより、我が国での許認可

用化研究成果に基づいた同キャスクの規格も容易となり、金属キャスクの調達においてを米国機械学会(ASME)に申請し、承認を得

経済的で有望な選択肢を拡充した。

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図2 LIBS計測による付着塩分量の推定
2 本 のレー ザ ー 光を重ね合わせる同 軸 照 射 方 式を採用し、元素の励起効率を高め、レーザー照射部における光 学 系をコンパクト化することに成 功した。
さらに、ダブ ルパ ルス計 測により、酸 素に対するC lの発光強度比がCl濃度0.05〜1.0g/m 2 の範囲で単調増加することを確認した。これにより、定量計測の実用化に向けた原理が実証された。

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図1 溶接不良模擬欠陥に対する検出性能
溶接欠陥（放電加工欠陥と溶接不良欠陥）を挿入した実径大のSUS304L製キャニスタ蓋モデル（直径1.83m、胴部板厚12.7mm、 溶接深さ32mm）を製作し、自動化したPA法UT試験を実施し、断面マク
ロ撮影による溶接欠陥寸法との比較を行った。その結果、構造評価では溶接深さの1/4（8mm）以上に発生する欠陥の検出が要求されているが、当所提案のUT検査は深さ2mmから検出可能であることを確認した。また、初層に発生した融合不良の欠陥（図中の赤丸）についても識別可能であった。一方、ブローホールのような小さい球状欠陥（図中の黄丸）
に関しては、2mm以上であれば識別可能であった。

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図3 塩分流入低減装置のコンクリートキャスクへの適用例
当 所 横 須 賀 地 区 の 海 岸 近 傍での 塩 分 環 境に対し、
塩 分 粒 子 捕 獲 板（ 長さL = 0 . 5 m ）の 数 量（ 1 5 枚 ）を最 適 化した 低 減 装 置を用 い た 場 合 、塩 分 捕 獲 率 は40%、圧力損失増加による排気温度上昇は1℃以下と小さかった。これにより、装置の実用化に見通しを
得た。

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図4 60年経過後の金属ガスケットの復元力特性䜺䝇䜿䝑䝖䛾⥾௜Ⲵ㔜䠄㻺㻛㼙㼙䠅㻟㻜㻜

アルミニウム製 金 属ガスケットの 応 力 緩 和 手 法をᅽ⦰㔞䠖㻝㻚㻜㼙㼙

構 築し、貯 蔵 期 間 6 0 年 で 想 定 される温 度 履 歴（ 初㻞㻜㻜期 温 度 1 3 9 ℃）に 対 する金 属 ガスケットの 残 留 復
元 力 特 性を評 価した 。この 条 件 では 、6 0 年 貯 蔵 後

㻝㻜㻜に経 年 変 化した 金 属ガスケットの 有 効 復 元 変 位 は㻝㻜 㻙㻤㻼㼍䡡㼙㻟㻛㼟௨ୖ䛾₃䛘䛔䛜
Ⓨ⏕䛩䜛⥺Ⲵ㔜㻌㻝㻞㻺㻛㼙㼙0 . 0 5 m mとなる。この 時 のガスケットの 締 付 荷 重は十分な密封性を維持する。

㻜Ọஂኚᙧ䠖㻜㻚㻥㻡㼙㼙
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19

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

高レベル放射性廃棄物処分

背景・目的

高レベ ル 放 射 性 廃 棄 物 の 地 層 処 分では、て、処分地選定プロセスにおける、概要調査

地 質 環 境 特 性 評 価を踏まえた上で、地 下 施

において当所が提案した体系的な調査技術

設の長期健全性の確保および人工・天然バリの実証、概要調査・精密調査において実施すアによる核種の超長期移行抑制機能が求める地質環境特性調査の要素技術に関する現られる。

場適用性評価を行う。さらに、処分地周辺の本 課 題 では 、安 全 かつ 合 理 的 な 高レベ ル
放射性廃棄物の地層処分事業の実現に向け

主な成果

1

人工・天然バリアの長期力学挙動について明らかにする。

処 分 地 選 定 の 調 査 技 術・評 価 手 法 の 体 系 化と実 証

原 子 力 発 電 環 境 整 備 機 構（ N U M O ）とのた。さらに、調査坑井での地下水間隙水圧等

共 同 研 究として 、当 所 が 提 案した 概 要 調 査の モニタリングシステムの 構 築 手 順に基づの 調 査・評 価フロー［ N 1 1 ］に沿って2 0 0 6〜き、間 隙 水 圧や水 質 の 初 期 状 態 把 握 のため

2 0 1 1 年 度に当 所 横 須 賀 地 区で実 施した物の モ ニタリング を 開 始した 。以 上 の 成 果 は

理 探 査 等［ N 1 1 0 3 8 ］やボ ーリング 調 査 結 果

N U M O が 進める概 要 調 査 の 計 画 立 案 等に

［N15］に基づき地質環境モデルを更新し、調役立てられる。

査技術の処分地選定への適用性を再確認し

2

処 分 地 選 定 調 査 の ため の 先 端 的な要 素 技 術 の 開 発

概 要 調 査と精 密 調 査で重 要と考えられる
以下の要素技術の開発・高度化を進めた。

（図1）。③幌延地区において、掘削方向を制御できるコントロールボーリングにより950① 国 際 原 位 置 共 同 研 究「 モ ン テリプ ロ〜1000mの水平掘削と孔内透水試験等のジェクト」で実施した地下坑道での調査技術調査を実施した（図2）。これにより当初目標［ N 1 4 ］を日本 原 子 力 研 究 開 発 機 構（JAEA）の 掘 削を完 了し、長 尺 掘 削 の 実 用 化 の 目 途

幌 延 地 下 研 究 施 設に適 用し、そ れらの 国 内を得た。

地 質 環 境 へ 適 用 性を確 認した。② 地 下 水 年

以 上 の 研 究 成 果 は 、N U M O の 概 要 調 査

代測定技術を中心とした地下水流動評価を

計画等の立案のための諸検討や技術報告書可能にするために、ヘリウムと炭素の同位体(2010年レポート)に反映されている。なお、を用 いた新たな年 代 測 定 法を開 発するととコントロー ルボ ーリング および 地 下 水 年 代もに［N10001］、異なる地下水の混合過程な

測 定 は 経 済 産 業 省 受 託 研 究として 、また 両どを考慮に入れた地下水流動評価手法を東

受託研究の幌延および東濃地区での検討は濃地区に適用した。その結果、手法の妥当性

JAEAとの共同研究として実施した。

を確認し、適用における留意事項を抽出した

3

施 設 設 計 の ため の 調 査 技 術・評 価 手 法 の 開 発

処 分 孔 周 辺 の 模 型（ 縮 尺 1 / 3 0 ）を搭 載で

緩 衝 材 の 土 圧 挙 動 やオー バ ー パック（ 廃 棄きる超長期遠心載荷岩盤実験装置による加［N11037］体 ）の 変 位 挙 動を予 測した（ 図 3 ）速 実 験 を 行 い 、現 段 階 で は 最 長 2ヶ月 の 連［N11040］。

続 実 験（ 約 1 6 5 年 間 相 当 ）から処 分 孔 内 の20

その他の報告書 [N11021]［N11033］［N11036］

図1 地下水年代の指標となる14 Cと4 Heの移行の概念図（東濃地区）
新たに開発した地下水年代測定を適用し、推定される地下水流動は既存情報と整合することを確認した。

図2 コントロールボーリングによる掘削および透水試験の実績

図3 超長期遠心載荷岩盤実験装置による処分孔周辺の挙動予測実験結果（左:廃棄体周辺模型 右:地圧の違いによるベントナイト緩衝材の土圧の経時変化）
地圧（Pc）
をパラメータとした応力拘束条件下で実験を行い、既往の変位拘束条件下の実験結果（中村・田中,2009）とは異なり、緩衝材の土圧は、地圧の大きさにより変化すること、また最大値を示した後に低下していくことを明らか
とした。

21

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

低レベル放射性廃棄物処分

背景・目的

原子力発電所 の 運転等に伴って発生する

発するとともに、それらの現象を支配する周

低レベル放射性廃棄物の安全な処分を計画

辺 の 天 然 バリアの 地 化 学 環 境 条 件（ 酸 化 還するためには 、天 然 バリア の 地 化 学 環 境 条

元電位、地下水組成等）を評価する技術の開件を調査・評価した上で、その条件での人工発を実施してきた。

バリアの 変 質 過 程を精 度よく評 価できる手本課題では、人工バリアの長期耐久性評価

法 の 開 発 が 必 要 で あ る。当 所 で は 、余 裕 深と施工における品質の不確実性評価、および

度 処 分 施 設＊等にお ける長 期にわたる性 能天然バリアの地化学環境の評価に関する技評 価 に 伴う不 確 実 性 を 減らす た めに 、人工術を開発することを目的とする。

バリアの各種変質現象を評価する技術を開

主な成果

1

ベントナイト系人工バリア材 の 吸水膨潤挙動モデル の 開発とそ の 検証

放射性廃棄物処分で人工バリアの 一つと性を低減させることに寄与する。そこで、飽和して用いられる締固めたベントナイト系材料に伴うベントナイトの吸水膨潤挙動を適切には、処分施設の閉鎖後に侵入した地下水によ表わせるモデルを開発し、試験結果と比較しる飽和に伴い膨潤するため、施工時の不均一た。その結果、開発したモデルにより飽和過な密度の再分配、廃棄体の変位などの事象が程ならびに飽和後のベントナイトの挙動を表生じる可能性がある。これらの事象の評価精現できることを確認した（図1）［ N11035］。

度を向上させることは、施設の長期的不確実

2

自然 電 位 探 査による岩 盤 の 酸 化 還 元 状 態 評 価 法 の 提 案

余 裕 深 度 処 分にお いて、岩 盤 の 酸 化 還 元

日本原燃敷地内の調査坑道内に適用するこ環境の評価は埋設した廃棄体に含まれる金とで、酸化した岩盤の下底である酸化フロン

属の腐食特性等への影響を考慮する上で重トを境に自 然 電 位 が 変 化 することを明らか要である。そこで、新たに自然電位探査によにし、手 法 の 適 用 性を確 認した（ 図 2 、3 、4 ）り岩盤の酸化還元状態の分布を評価する手［N11017］。

法を提案した。提案手法を青森県六ヶ所村の3

地 下 空 洞 周 辺で の 地 化 学 環 境 調 査 手 法 の 適 用 性 評 価

余裕深度処分の安全評価で必要となる天性 などの 課 題に対し対 策 を 講じることによ

然バリアの地化学環境調査手法の適用性をり、堆 積 性 軟 岩 地 域 の 坑 道にお いて酸 化 還高めるために、六ヶ所サイトの試験空洞周辺

元状態などの地化学環境変化を明らかにす

坑 道での 調 査を実 施した。調 査 孔 の 設 置やることができた（図2、3、5）［ N11043］。

空 洞 の 掘 削に伴う水 質 変 化 、還 元 環 境で の酸化還元電位等 の 調査法、測定装置 の 耐久

＊ 低レベル放射性廃棄物のうち放射線量が比較的高いものを対象として地下50〜100m程度に埋設すること。

22

(a) 膨潤圧試験装置(b) 試験結果と計算結果の比較

図1 初期有効粘土密度分布が不均一なベントナイト供試体の膨潤圧試験開発したモデルによる計算結果は試験結果と整合しており、初期に不均一な有効粘土密度の吸水に伴う変化を定量的に表せることを確認した。

図2 六ヶ所サイトの調査坑道
地 下 5 0 〜 1 0 0 m 付 近 に 位 置 する坑 道 にお い て調査を実施した。図3に地質断面図を示す。

図3 調査坑道周辺の地質断面図
酸化フロント（岩石が風化して褐色を呈する酸化帯と、深部の新鮮な岩石との境界）の分布する坑道周辺で調査を実施した。

図4 岩盤の自然電位、ゼータ電位および地下水のpH
酸 化フロントを境に、自然 電 位 が 変 化していることが認 められ た（ 上 図 ）。また 、酸 化 フロントを 境 に p H や
ゼ ータ電 位も変 化していることが 認められた( 下 図 ) 。
（ゼータ電位:固相と液相の界面に生じる電位差）

図5 地化学モニタリング装置を用いた調査
ボーリング孔からの湧水をセル1、2に通水し、内部の電極でpHや酸化還元電位（ORP）を測定した。連 続
測 定 中に導 水 チューブ の 沈 殿 物による閉 塞や 電 極の 劣 化 が 生じたが 、装 置 の 改 良により、原 位 置 測 定が可能となった。

23

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

送電設備の風雪塩害評価

背景・目的

主な成果

2 0 0 5 年 1 2月、日本 海 側 の 送 電 設 備におを確保するための各種雪害対策の効果検証

いて、着雪の重みによる送電鉄塔の一部損壊

や雪害事象の解析・予測技術の向上が求めらや、電線のギャロッピング＊による短絡事故、れている。

塩分を含む多量の雪ががいしに付着したこと

本課題では、送電設備の雪害に関するデーによる絶縁低下（塩雪害）が発生した。2011

タ管理と観測を当所が一元的に行い、実線路

年冬季も豪雪に見舞われており、これまでのでの気象・着雪観測を踏まえて、雪害に関わる

送電設備の雪害を教訓として、電力安定供給現象の解明や解析・予測技術の向上を図る。

1

送電設備 の 雪害現地観測 の 継続と取得データの 一元管理・分析

全 国 の 7 箇 所に配 置した送 電 設 備 の 雪 害より、着雪モデルの精度向上が可能となる。

観測システムと着氷雪事故および気象DBのまた、4導体送電線のギャロッピング観測事

運用を継続するとともに、当所開発のワイヤ

例 のうち 、ほぼ 一 定 の 着 氷 が 維 持された 時［N11030］を用い支持式着雪サンプラ（図1）

間 帯 の デ ータを分 析した 結 果 、風 速 の 変 化

た 観 測システムを拡 充し、電 線 着 雪 観 測 のに伴って導 体 束 の 平 均ねじれ角 が 変 化する強化を図った。蓄積した観測データを活用しことから、限 定 さ れた 風 速 範 囲 で の み ギャて、新たな雨雪判別式、着雪の有無に関する

ロッピ ング が 発 生 することを 明らかにした

判 別 法（ 図 2 ）を提 案した［ N 1 1 0 5 9 ］。これに［N11032］。

2

着 雪 が いしのフラッシオーバ（ 短 絡 ）特 性と塩 雪 害 対 策 効 果 の 確 認

が い し 着 雪 特 性 の フィー ルド 観 測

フラッシオ ー バ 電 圧 が 高 いことを 明らかに

［ H 1 1 0 1 4 ］と1 5 4 k V 実 規 模 着 雪 が いしのフした。これにより、懸 垂 が いしの 適 用 が 塩 雪

ラッシオー バ 試 験［ H 1 1 0 1 8 ］により、長 幹 が害 防 止 対 策として 有 効 で あることを示した

いしに 比 べ 、懸 垂 が いしは 降 雪 時 に が いし

(図3）。

の間が雪で詰まりにくいこと、圧密着雪時の3

大 気 中と降 水 中 の 海 塩 濃 度 予 測 手 法 の 開 発

当所開発の海塩粒子の生成･輸送･沈着モ

ムNuWFASを組み合わせることにより、降デ ル R e - S P R A Yを改 良し、時 間 的に変 化す

雪中に高濃度の海塩が観測された事例につる気 象 条 件 下 の 大 気 中 海 塩 濃 度に加えて、

いて、気象条件から大気中・降水中の海塩濃

降水中の海塩濃度も予測できるようにした。

度 が 上 昇する傾 向を再 現することができた

また 、本 改 良 モデ ルと気 象 予 測 解 析システ

（図4）
［ N11011］。

＊ 着雪した電線が、風を受けて上下に大きく揺れる自励的な振動現象。振幅が大きくなると電線短絡などの電気事故に、大きな振動が継続すると疲労で設備損傷に至る場合もある。

24

その他の報告書 ［H11019］［N11004］［N11012］［N11019］［V11036］図1 電線着雪簡易観測装置「ワイヤ支持式着雪サンプラ」
左図は全体写真、右図はワイヤ把持部である。2m長程度の模擬電線上で、径間長数百mの実送電線と同様の電線
ねじれを伴う筒雪が近似的に再現できる。模 擬 電 線 支 持 機 構 が 簡 素 で 現 地 設 置 やメンテ ナンスが 容 易 で あり、低コストで電 線 着 雪デ ータを取 得できる。

フラッシオ ー バ

注）
風速は、～1 m/s：静穏、1～3 m/s：弱風、3～8 m/s：中風､8 m/s～：強風の４つに区分し、降雪粒子が含水しているか否かで、湿型と乾型を区別している。

フラッシオ ー バ前

課電直後

図2 着雪タイプ区分チャート例（北海道東部）
当該地点における気温、湿度および風速データと雨雪判別式を用いて、着雪タイプを簡易に把握できる。当チャートを着雪モデルに導入し、区分別に
着雪率（電線に衝突する雪粒子量のうち着雪する
割合）
や着雪体密度を与えれば、汎用性の高い着雪モデルを構築できる。

図3 着雪がいしのフラッシオーバ特性
上図は人工的に圧密着雪させた耐塩用懸垂がいしがフラッ
シオーバに至る過程で、一定電圧保持下で、着雪の一部が解けて短絡に至る。下図から、懸垂がいしは長幹がいしより
着雪時のフラッシオーバ電圧が高いことがわかる。

図4 海塩生成・輸送・沈着モデルRe-SPRAYの概念図と計算結果例
左図はRe-SPRAY概念図、右図は大気中・降水中の海塩Na + 濃度の観測値と計算結果の比較である。Re-SPRAYを用いた計算により、大気中・降水中の海塩濃度の時間・空間分布の予測が可能であり、右図の計算例では、2010年
1月13日の降雪時に大気中・降水中のNa + 質量濃度が上昇する特徴を再現できている。

25

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

配変電設備の戦略的災害復旧支援

背景・目的

災害時に電力流通設備を効率的に復旧さ本課題では、配電設備・変電設備を主な対せる対 応 策 の 立 案にお いては、情 報 錯 綜 期

象として、地震・台風などの予測情報をデー

における災 害 情 報 の 信 頼 性 の 向 上 、正 確 な

タベース化して配信するシステム、およびハ

外 力（ ハ ザ ード）評 価 、対 象となる地 域 の 特

ザ ード情 報に基 づ い て 事 前・事 後 対 応 を 支徴と設備の多様性や劣化状況等を考慮した援 する被 害 推 定・復 旧 支 援システムを 構 築

リスク評 価などの 技 術 の 確 立 が 求められてし、電力の現場への適用を図る。

いる。

主な成果

1

被 害 推 定システム の 適 用と精 度 向 上

2011年の東北地方太平洋沖地震や台入手可能な地震観測点情報を用いて補正す

風 1 2 号 の 際 の 運 用 実 績 を 踏 まえ 、地 震 被る機能を追加し、その推定精度向上を図った

害 推 定 システム（ R A M P E r ）および 台 風 被（ 図 1 ）。R A M P Tにおいては、降 雨 の 影 響を

害 予 測システム（ R A M P T ）の 機 能を改 善し考慮する被害指標（実効雨量＊）に着目し、実た。RAMPErにおいては、震源情報（マグニ

被害との相関が高いことを確認した（図2）。

チュード、震 源 位 置 等 ）を基に評 価した地 震

本研究の一部は、東北電力、中国電力、中部

動 強 度 分 布を、地 震 後 早 期に気 象 庁 等から電力からの受託研究として実施した。

2

変電設備 の 耐震性評価ツール(ELECTREE)による地震被害 の 検証解析

東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 により設 備 被 害

果 、民 間 基 準 ( J E A G 5 0 0 3 ) で 規 定 さ れたが発生したものの観測記録が得られていな

設 計 値 を 上 回 る地 震 動 が 損 傷 設 備 の 固 有

い 変 電 所 地 点を対 象に、当 所 が 開 発した 変

振 動 数にお い て 発 生して おり、そ れ が 被 害

電 設 備 の 耐 震 性 評 価ツー ル ( E L E C T R E E )原 因となった 可 能 性 が 高 いことを明らかににより本 震 時 の 地 震 動 を 推 定した 。そ の 結した（図3）。

3

配電用柱上設備の劣化傾向分析手法･余寿命の推定手法の提案

配 電 設 備 の 劣 化 状 態は、地 震 時や台 風 時更新された設備の、更新時経過年数（設備年に発生する設備被害の程度に大きな影響を

齢）と各営業所の気象条件を含む地域特性と与える。そこで、自然災害時の配電設備の被の関係を、詳細に分析しモデル化した。この

害の推定精度を向上させるため、配電設備管モデルにより、対象地域内で運用されている

理デ ータベ ースを基に、柱 上 変 圧 器 の 劣 化

設備の施設年数や海塩濃度などの環境条件傾向分析を行う方法や余寿命を推定する方を入力パラメータとして、対象設備の更新時法を提 案した。中 部 電 力 管 内 の 約 1 1 0 万 台期（余寿命）
を簡易に推定できることを確認しの柱上変圧器を対象として、2010年3月〜

た（図4）。本研究の一部は、中部電力からの2011年3月の間で経年劣化が主原因として受託研究として実施した。

＊ 土の中にとどまっている土壌水分量。
26

図2 実効雨量による電柱流出被害の予測
地下の累積雨量変動量と相関の高い実効雨量（半減
期 ※ 72時間と仮定）が最大となる時刻に、電柱被害が発生したことを示している。この結果から、実効雨量と配電設備被害の相関が高いことがわかる。
※ 対象時間以内（本検討では72時間か1.5時間と設定）に地表に残った雨や地下にしみ込んだ雨
量が、降った雨の半分になるまでの時間の長さ。

推測値 ( 更新箇所数 )図1 地
 震観測点情報による地震動強度分布
（震度階）の評価精度の改善
東 北 地 方 太 平 洋 沖 地 震 では 、地 震 直 後に発 表 さ
れ た 気 象 庁 マ グ ニ チュードが 小 さ かったことから、それを利用する従来システム（RAMPEr)では
地震動強度を過小評価した。改良後のシステムでは 、地 震 直 後 に得られる地 震 観 測 点 の 情 報 を 活
用 することにより、評 価 精 度を向 上 することが 可能である。

実績値 ( 更新箇所数 )図3 変電設備の耐震性評価ツール(ELECTREE)
により推定した変電所地点の地震動加速度
応答スペクトルと設計基準の比較
東北地方太平洋沖地震により設備被害が発生した
したものの観測記録が得られていない変電所地点を対象に本震時の地震動を推定した結果、変電設
備 の 民 間 基 準 ( J E A G 5 0 0 3 )を上 回る地 震 動 が 、
被 災 設 備 の 固 有 振 動 数 の 範 囲にお い て 発 生していることを明らかにした。

図4 実績値と提案手法による推定値との比較
2010年3月〜2011年3月の間で経年劣化故障が主原因で更新された柱上変圧器の総設備数（営業所単位の実績）と、2010年3月現在の対象柱上変圧器で、施設年数をパラメータとして、経年劣化故障が主原因で1年以内に取り替えられる箇所数の推定値を比較した。相関係数は0.98であり、提案
モデルによる推定精度は高い。

27

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

ICT社会における雷害対策

背景・目的

主な成果

情報通信システム（ICT：Information and

きな混乱を引き起こす可能性が危惧される。

Communication Technologies）に対し本課題では、これまで当所で培ってきた電て、雷などに起因する電磁現象に対する脆弱力設備に対する雷害対策技術をさらに発展性が指摘されている。また、送電線などへのさせ、ICT 適用環境下で強靱な電力供給シ

雷撃による情報ネットワークをはじめとするラ

ステムを実現するため、リスク評価の観点もイフラインなどの機能停止により、社会に大採り入れた新しい雷害対策技術を開発する。

1

雷リスク評 価プログラム の 高 度 化

送電線および送電線雷撃による瞬時電圧

能を追 加した（ 図１）。この プログラムでは、低下（瞬低）への雷リスク評価機能を有する

落 雷 頻 度 および 設 備 密 度 などから、地 域 毎「 雷リスク評 価 基 本 プ ログ ラム 」に、配 電 設の 相 対 的 な 雷リスク の 評 価 が 可 能 で あ る

備および風力発電設備への雷リスク評価機［H11008］。

2

低 圧 制 御 回 路における過 電 圧 特 性 の 解 明と高 精 度 解 析 手 法 の 開 発

変 電 所 に 設 置 さ れ るガ ス 絶 縁 開 閉 装 置などの 誘導サ ージによる過電圧レベ ルを把の 断 路 器 開 閉サ ージ が 、低 圧 の 制 御 回 路に握するために、数 値 電 磁 界 解 析（ F D T D 法 ）与 える影 響を把 握 するために、計 器 用 変 成と回 路 解 析 の 利 点（ 表 1 ）を融 合した 新しい器（ V T 、C T ）やディジタル 型 保 護 継 電 装 置

サージ解析プログラムを開発した。接地網・で 構 成 さ れる 低 圧 の 模 擬 制 御 回 路 を 用 い

制御線・計器用変成器・保護継電装置などでた実験により、急峻な開閉サ ージに対して、構成された大規模かつ複雑な回路への本プ

低 圧 制 御 回 路に生じるサ ージ 電 圧 は 、計 器

ログ ラム の 適 用を想 定し、基 本 的 な モデ ル

用 変 成 器 で の 一 次 側 から 二 次 側 へ の 移 行である接 地 網－電 線 間 の 誘 導 電 圧を計 算しサ ージ が 支 配 的 で あることを明らかとした

た 結 果 、実 測 結 果と1 2 % 以 内 の 誤 差（ 波 高［H11015］。

値）で一致し、本開発プログラムの妥当性が

発 電 所 や 変 電 所 など、大 きな 広 がりを 持検証できた（図2）［ H11023］。

つシステムにお ける低 圧 制 御 回 路 へ の 雷

328

電 気 所に設 置されるI C T 機 器 のイミュニティ試 験 法 の 評 価

電 気 所に設 置 されるI P 機 器に対し、現 行の 結 果 、I P 機 器 にとって 最 も 重 要となる伝の 関 連 規 格に示されている4 種 類 の 伝 導 性

導 性 雑 音 に 対 するI P パ ケット伝 送 能 力 は 、

イミュニティ試験法（「EFT/B（電気的ファス

EFT/Bイミュニティ試験以外の試験法ではトトランジェント／バースト）」、「 方形波イン評価できず、IP機器に対する試験法として、

パ ルス」、「 減 衰 振 動 波 」および「サ ージ 」）をE F T / Bイミュニティ試 験 が 適して いること

適 用し、これらの 試 験 法 の 比 較を行った。こがわかった（図3）［ H11022］。

図1 配電設備の雷リスクマップのイメージ開発した計算モジュールでは配電設備の雷リスクを、落雷頻度および配電設備密度から評価している。ただし、本例では各種の雷害対策の効果を考慮していないため、配電設備密度の高い都市部のリスクが相対的に高く示されている。
配電設備での各種雷害対策を考慮した
場 合 は 、リスクの 分 布 は 異 なるも のとなる。

解析は可能であるが、接地網等の他からの誘導量は評価できない解析は可能であるが、接地網等の解析は可能であるが、接地網等の他からの誘導量は評価できない

他からの誘導量は評価できない解析は可能であるが、接地網等の解析は可能であるが、接地網等の他からの誘導量は評価できない
他からの誘導量は評価できない解析は可能であるが、接地網等の表1 FDTD法と回路解析を融合した連成計算の優位点
他からの誘導量は評価できない(a)計算モデル配置(b)計算結果(a)EFT/Bノイズ試験波形
図3 EFT/Bノイズ試験波形と伝送速度を指標とした影響評価の例

伝送速度の割合（%）

伝送速度の割合（%）

図2 ＴＤ法と回路解析の連成計算に基づくサージ解析プログラムの精度検証(b)伝 導性ノイズを規定した
各種イミュミティ試験法の比較（EFT/Bでは連続的ノイズであるが、それ以外の試験法ではノイズは単発的であるため影響が生じにくく、
IP機器のイミュニティ試験法としては、適切ではないと判断される）

29

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

温暖化の長期予測と適応支援

背景・目的

2007年のIPCC第4次評価報告書を契機

削 減 議 論に資 するため、最 新 の 科 学 的 知 見に、温 暖 化 対 策（ 排 出 削 減と適 応 ）は社 会 のに立脚し、エネルギー供給の実情と将来性を主 要 な 関 心 事 の 一 つとなった 。しかしな が踏まえた排出削減経路を提案する。さらに、ら、温 暖 化 予 測 の 不 確 実 性 は 依 然として 大

全地球規模の予測結果から地域スケールの

きく、対 策 の 立 案・実 施に向 けて 、予 測 情 報

詳細な情報を導出し（ダウンスケーリング）、の信頼性向上が求められている。

電 力 設 備 等 へ の 影 響 が 大きい 極 端 現 象（ 台本 課 題では、温 暖 化 予 測 の 不 確 実 性を定風、豪雨等）の温暖化に伴う変化を評価する。

量 化したうえで 、国 内 および 国 際 的 な 排 出

主な成果

1

気 候 感 度（ 大 気 中 の C O 2 濃 度と温 度 上 昇

複数の気候感度の確率分布（図1）を比較参を関係づける指標）について、広範囲にわた

照する機 能として取り入 れた。この 他 、新しる文献調査を行い、関連する科学的知見と、

い社会・経済シナリオの参照、複雑な気候モ

気候感度の不確実性を考慮した温暖化緩和

デ ルとの 比 較 、台 風 強 度 等 のより実 用 的 な

策 の 考え方をまとめた［ V 1 1 0 1 9 ］。得られた

指 標 の 出 力 等 、長 期 的な気 候 安 定 化や適応知見のうち、不確実性の定量化については、

策 の 検 討に有 用 な 機 能をS E E P L U Sに取り

当所の気候変化予測ツール（SEEPLUS）に、

入れた。

2

気候安定化を目指した新しい排出削減経路 の 提案

近い将来のCO 2 排出増加を許容しながら係を詳 細に表 現した地 球システムモデ ルをも、長期的な気候変化リスクを回避する考え

用いて、設計した新たな排出経路に基づく温方を、海洋研究開発機構との協力により提唱

暖化予測計算を実施した。この結果、21世紀

し、そ の 考 えに基 づく新 た な 排 出 削 減 経 路

後半以降、大気中CO 2 濃度は減少傾向に転をSEEPLUSによって設計した。さらに、気候

じ、気 温や 海 氷 面 積 等 の 長 期 的 な 復 元 傾 向変化に加えてCO 2 排出量と大気中濃度の関［ V11057］。
も示された（図2）330

合理的な気候安定化策を提案するための 気候変化予測ツール の 高度化

河 川 流 域を対 象とした確 率 的な豪 雨 予 測 手 法 の 開 発

空間解像度の粗い気候変化予測の計算結の日降水量PDFを観測値と比較した。この結果（格子間隔100km程度）から、ダムの集水

果 、台 風 の 影 響を強く受ける9 月も含め、ま域となる河川流域における日降水量の確率た、広範な面積の流域について、本手法は発密度関数（PDF）
を推定する手法を開発した。

生頻度の低い豪雨の表現に優れており、温暖

国内で豪雨被害の頻度が高い九州地方にお化に伴う豪雨の変化が水力発電設備におよける20のダム流域（面積が20〜2300km 2 ）ぼす影 響を評 価するために有 用であることに本手法を適用し、推定された過去21年間が示された（図3）［ V11058］。

その他の報告書 ［V11032］［V11049］［V11064］図1 気候感度の確率分布の例
気候感度は、CO 2 濃度倍増による平衡時の全球平均の温度上昇と定義される。気候感
度 の 値は3 ℃程 度と推 定されるが 、不 確 実
性 が 大きく、確 率 分 布 で 表される。凡 例 のC M I P 3 モデ ルは、2 0 0 7 年 I P C C 第 4 次 評
価報告書で参照された複数の気候モデル。
モデ ル 近 似 ( 1 ) は 、複 数 モデ ル の ばらつき
を 対 数 正 規 分 布 で 近 似した 結 果 。モ デ ル
近 似 ( 2 )は、特 定 モデ ル の 物 理 パラメターのばらつきを考慮した分布の一例。

図2 CO 2 排出経路と地球システムモデルによる地上気温の予測結果
左図は入力条件としたCO 2 排出量。当所提案では22世紀半ばに排出量をゼロとし、長期的により低い濃度に安定化することを目指す。参照ケースはIPCC第5次報告用に検討されている排出経路の一つ。右図は地球システムモデル
による全球平均地上気温の予測結果および観測結果。当所提案の場合、21世紀後半以降、自然の吸収により大気中濃度は低下し、長期的に気温は減少傾向に転ずる。

図3 日降水量PDFの推定結果
左から、同じ水系の流域A(491km 2 )、B(34km 2 )、C(1440km 2 )の7月の推定結果を示す。実線、破線はそれぞれ
本手法および、重回帰による推定。ヒストグラムは観測値の頻度を表す。本手法の結果は、PDFの裾すなわち大雨の領域で過小になっておらず、重回帰に比べて発生頻度の低い豪雨の予測に優れていることが分かる。

31

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - リスクの最適マネジメントの確立

暴風雨予測と電力設備の温暖化影響評価

背景・目的

今後20〜30年の間に地球温暖化の影響

旧支援に役立てるための短期気象予測モデが日本で顕在化し、特に、気候変化に伴う暴ル の 開 発 、および 2 0 〜 3 0 年 後 の 日 本 の 気

風 雪 の 変 化 が 電 力 設 備 の 運 用・保 守に影 響候変化（設計風速や設計降水量の変化）が電を及ぼす可能性がある。

力 設 備 の 健 全 性や 運 用・保 守 管 理に及 ぼす

本 課 題では、送 配 電 設 備や 水 力 発 電 用 ダ
ムに対する暴風雨や豪雪時の被害軽減や復

主な成果

1

影響を評価するための長期の領域気候モデ
ルの開発を行う。

日本 の 気 候 変 化を予 測するため の 領 域 気 候モデ ル の 開 発

気 象 予 測 解 析システムN u W F A Sを改 良成した。このうち、風速のデータセットを極値し、日 本 の 気 候 変 化を予 測 できる空 間 解 像

統計解析し、日本全国における風速の50〜

度5kmの領域気候モデルを開発した。主な300年再現期待値（4〜11月の暖候期）を算

改良点は、海氷や海面温度の設定法、土壌の定することができた（図2）。これらは、送配電

温度・水分量の計算法、および湖面温度の計

設 備 の 耐 風 設 計や過 去に受けた風ストレス

算 法（ 図 1 ）である［ N 1 1 0 0 9 ］。このモデ ルをの推定に活用する。また、開発した領域気候

用いて過去52年間の気象再現計算を行い、モデルによって、特定の気候変化シナリオに気象災害リスク評価に必要な気象データセッ

対する日本の気候変化予測が可能となった。

ト（ 空 間 解 像 度 5 k m 、時 間 間 隔 1 時 間 ）を作

2

気候変化に伴う熱帯域での台風活動の変

開 発した 。2 0 0 3 〜 2 0 0 5 年 を 対 象 に モ デ化を空間解像度5〜20km の 高解像度で予ル の 適 用 性を検 討した結 果 、年 間 の 台 風 の測 するため 、地 球を東 西 方 向に一 周 する帯

発生数は実績値に比べて多くなる傾向には状の領域（南緯60度〜北緯60度の範囲）であるが 、台 風 の 発 生 位 置や移 動 経 路は概ね

台風の発生・発達・減衰を予測するモデルを再現することができた（図3）。

3

気 象・海 象モデ ル の 高 度 化

気象・海象の発達・減衰を支配する要因での飽和度と呼ばれる）を用いて評価できるこある大気から海洋へのエネルギー輸送に関とを示した（図4）［N11055］。この評価法をする現地観測を行った。その結果、両者間の数値予測モデルなどに適用することにより、運動エネルギーの輸送は、風によって引き起

海上風の風速や風波の波高の予測精度向上

こされる周期の短い波浪の発達度合い（風波が期待できる。

432

将 来 の 台 風 活 動 の 変 化を予 測するモデ ル の 開 発

気 象レー ダ ーを用 いた短 時 間 降 雨 予 測 精 度 の 向 上

新 た に 導 入 し た X バ ンド 偏 波 気 象 レ ーを図った。さらに、この観測結果を気象モデ

ダ ー の デ ータ処 理システムを 開 発し、時 間ルに反映させる手法を開発し、数時間先の降雨量40mm程度の強い雨の観測精度向上

水量予測精度が向上することを確認した。

図1 湖の表面温度観測値と推定値の比較開発した湖面温度の推定モデル（青線）は、同緯度の平均海面温度を湖面温度で代用する従来の 方 法（ 赤 線 ）に比 べ 、湖 面 温 度や そ の 周 辺 の気温の再現性が改善した。

図2 過去52年間の気象再現結果の解析例
1時間毎の10分平均風速データセットを用い、任意地点の風速を極値統計解析した結果（図(a)の（●）は、極値分布（図(a) の 直線）とよく整合し、再現期間50年以上の設計風速（●）が算定できる。図 ( b ) は 暖 候 期 の 南 風 の 5 0 年 期 待 値
であり、主に台風に起因している。

(a)ある地点の風速の極値統計解析結果(b)風 速の50年再現期待値(暖候期の南風)

850hPaでの相対渦度(1/s) で台風は正の値（赤）(a)モデルにより計算された台風の一例(b)年 間の台風発生数と移動経路の計算結果

図3 気候モデルを用いた台風の計算例(2004年)
領域気候モデルを用いた通年計算により、熱帯域での台風発生数と移動経路を推定した。図(b)の同色の○印は、一つの台風の発生から消滅までの位置を6時間毎に示した結果である。年間の台風発生数は実績に比べて多い傾向にはあるが、熱帯から中緯度にかけての年間の台風活動評価が可能となった。このモデルに温暖化時の海面水温を与えることにより、将来の台風活動が評価できる。

図4 大気・海洋間のエネルギー輸送の観測
和歌山県白浜にある京都大学所有の海象観測
タワー（ 右 図 ）で 風・気 温・水 温・波 浪 の 観 測を行った。観 測 結 果から、大 気と海 洋 間 のエネル
ギ ー 輸 送 量 の 評 価には、風 波 の 飽 和 度を考 慮した評価式（図(a)の実線）が有効であることを示した。

(a)観測値と推定値の比較(b)観 測タワー

33

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

圧力容器の照射脆化と健全性評価

背景・目的

主な成果

原子炉で使用される金属材料は、放射線やの影響を明らかにする必要がある。

熱などの 使 用 環 境に置かれることで機 械 特

本 課 題 では 、中 性 子 で 高 照 射された 圧 力

性が変化（脆化）する。プラント運転中の機器

容器鋼の脆化量予測手法の高精度化と脆化の健全性を確保するために、原子炉圧力容器量のモニター手法の開発、二相ステンレス鋼

や炉内構造物では中 性 子 照 射 の 影 響を、まの熱脆化メカニズムの解明、中性子照射によた 二相ステンレス鋼を用いた一次系配管やる照 射ステンレス鋼 のミクロ組 織 変 化 の 解

ポンプ 等では高 温に置かれること（ 熱 時 効 ）明などの研究を行う。

1

圧力容器鋼の照射脆化への照射温度の影響

照射脆化への照射温度の影響を調べる

しかし溶 質 原 子クラスター の 形 成 形 態によために、異 なる照 射 温 度 で 照 射された 銅 含

らず、照射による降伏応力の上昇量（脆化量

有 量 の 高 い 鋼 材 お よ び 低 い 鋼 材 の ミクロに比 例 ）は 溶 質 原 子クラスター の 体 積 率 の組 織と脆 化 量 の 相 関を調 べた。照 射 温 度 が平方根に比例することを明らかにした（図2）

低いほど溶質原子のクラスター（集合体）の［Q11019］。これにより、照射脆化量を、照射形成が高密度・微細化し（図1）、そ の 傾向は温度に関わらず、クラスター体積率のみで評

銅 含 有 量 が 高 い 鋼 材 でより顕 著 で あった 。

価できる可能性を示した。

2

圧 力 容 器 鋼 の 硬 化および 銅 濃 縮クラスター 形 成 へ の 元 素 の 影 響

溶 質 原 子クラスタ ー 形 成 へ の ニッケ ル 、

添 加は最大となる硬さ（ピーク硬さ）を減少

マンガン 、シリコン の 影 響 を 明らか に す る

さ せ るが 、ピ ーク硬 さまで の 時 間 は 変 わら

ために、鉄と銅 の 二 元 合 金にこれらの 元 素ない。一方、マンガン添加はピーク硬さまでを 順 次 添 加した モ デ ル 合 金 を 熱 時 効し、硬の時間を短縮することを明らかにした（図3）

さとミクロ 組 織 の 変 化 を 調 べ た 。ニッケ ル［Q11026］。

3

ミニチュアCT 試 験 片によるマスターカーブ 法 のラウンドロビン試験

シャルピ ー 衝 撃 試 験 片 の 破 断 材から加 工

数の国内研究機関とともにラウンドロビン試

可 能なミニチュア試 験 片を用 いたマスター

験を実施した。いずれの機関においても妥当

カーブ破壊靭性試験法の確立を目指して、複な参照温度T o＊を決定できた。

4

二 相ステンレス鋼 の 熱 脆 化メカニズム の 温 度 依 存 性

二相ステンレス鋼の熱時効への時効温度

徴 付 けるクロム の 凝 集 - 希 薄 領 域 間 の 代 表の 影 響を調 べるために、3 5 0〜4 5 0 ℃の 温

長さは熱時効を続けると大きくなり、時効温度 範 囲で最 長 8 0 0 0 時 間 の 熱 時 効 試 験とミ度が高いほどG相と相分離組織の成長が速クロ組 織 観 察を実 施した 。時 効 温 度 が 低 い

いこと、G相は時効温度に依らず相分離組織

ほどニッケル、シリコン、マンガンなどが凝集よりも 速く成 長 すること（ 図 4 ）、などミクロした析出物（G相）の数密度が高い傾向にあ

組織の時効温度依存性が明らかになった。

ること、G相の大きさおよび相分離組織を特＊靭 性の程度を表す指標でありマスターカーブ上で破壊靭性値（き裂の進展に対する抵抗値）
KJCが100MPa√mとなる点に対応する温度。
34

図1 銅含有量の高い鋼材（0.2wt.%Cu）における溶質原子クラスター形成への温度の影響

図2 ミクロ組織変化（体積率）と機械特性
（降伏応力上昇）の相関(a) G相の大きさ

図3 熱時効による硬化への添加元素の影響(b) Crの凝集－希薄領域間の代表長さ

図4 ミクロ組織の特徴量の時効時間依存性35

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

SCC現象の解明と健全性評価

背景・目的

主な成果

応 力 腐 食 割 れ（ S C C ）は 軽 水 炉 構 造 材 料

は、S C C 特 性 の 正 確な把 握と対 策 技 術や規の 劣 化 事 象 の 一 つ で あ る 。S C C に つ い て格・基 準 の 高 度 化に継 続 的に取り組 ん で いは、予防保全技術として応力緩和、冷却水環くことが必要である。

境 改 善 、材 料 変 更 など 、および 日 本 機 械 学

本 課 題では、S C C 発 生モデ ル の 構 築に向会 維 持 規 格 の 考え方に基づく管 理として補けて発生機構や発生条件などを明らかにす

修 、交 換 、き 裂 の 進 展 評 価 などの 対 策 が 一ること、新 た な 維 持 規 格 へ 反 映 するため の通り確 立 さ れ て い る。しかしな がら経 年 劣

S C C 進 展 速 度 、進 展 条 件を明らかにするこ

化 へ の 対 応をより確かなものにするためにとを目的とする。

1

低 合 金 鋼 の S CC 進 展 特 性 の 解 明

炉内構造物の取り付け部や容器貫通部のともに進展速度が低下することが明らかになった

溶接に使われているニッケル基合金にSCC（図1）［Q11023］。また、応力条件（応力拡大が生じた場合には、S C C が 原 子 炉 圧 力 容 器

係数:K＊）が一定に保たれる条件で得た進展（ 低 合 金 鋼 ）に 達 する 可 能 性 が 否 定 で き な

速度は、SCCの進展に伴いKが増加する条件でいため、低合金鋼のSCC特性を把握しておく取得した進展速度の1/1000程度の値を示したことは重要である。知見が不足している高応［ Q11023］。
この結果よりSCC進展評価（図2）

力条件でのSCC進展挙動を明らかにするこを正確に行うためには、評価する部位のKの分布とを目的に、S C C 進 展 試 験を高 温 純 水 中で（変化率）に応じた進展速度を用いることが重実施した。その結果、SCCは試験初期に比較的要であることが示唆された。

大 き な 進 展 速 度 を 示 す が 、時 間 の 経 過 と

2

低 炭 素ステンレス鋼 の S C C 発 生 条 件 の 解 明プラント製 造 時には材 料 表 面に切 削や 研塑性ひずみ量が変化する場所でSCCの発生

磨 の 加 工 を 施 す 場 合 が あり、そ れによってが 集 中することを明らかにした［ Q 1 0 0 2 4 ］。

塑 性 ひず み の 分 布 が 生じる可 能 性 が ある。

同 様 な 試 験 片 に つ い て 、X 線 回 折 法 により

また 、加 工 や 溶 接 によって 応 力 が 生じる場

応力分布を調べ、応力は硬さに反比例（塑性合 は 、塑 性 ひず みに依 存した 応 力 分 布を伴ひずみに比例）
することを明らかにした（図3）。

うことが 予 想される。これらは、低 炭 素ステ

一連の結果より、塑性ひずみ勾配と応力勾配

ンレス鋼のSCC発生原因の一つとして想定がともに存在する領域でSCCが発生しやすいされる。当所は、切削加工により周期的な塑［ Q11008］。
ことが示唆された（図4）

性 ひず み を 試 験 片に与 える方 法 を 考 案し、＊ き裂先端への応力集中の度合いを示すパラメータであり、値が大きい程、き裂進展に対する駆動力が大きい。
36

※

図1 SCC進展速度と試験開始からの経過時間の関係
SCC進展速度は試験時間経過とともに減少し、1年間における平均の進展速度の推定値は、1x10 -11m/s程度と推定される。
（※ 1年間の推定値は100時間の進展
速度と100時間以降の進展速度の加重平均値である。）

図2 SCC進展試験結果
応力拡大係数(K)が一定の条件で取得したSCC進展速度は、Kが増加する条件で取得したSCC進展
速度の約1/1000となった。

図3 SCC発生試験片のひずみと応力の分布
図 中 下にある試 験 片 表 面 の 組 織 写 真 の 色 の 濃 い部分ほど塑性ひずみが大きい。高塑性ひずみ領域
ほど硬いが、応力は同部位では低くなる。

図4 SCCが発生しやすい部位
試験片の硬さと塑性ひずみには相関関係があり、硬さは塑性ひずみ量を示している。塑性ひずみの勾配があり、かつ図3のように応力勾配が生じる部
位で、割れが発生しやすい。

37

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

配管減肉・減肉耐震評価

背景・目的

長 期 運 転 経 年 炉 で 安 全 上・保 全 管 理 上

目的として、FAC、LDIによる減肉 の 局所分

考 慮 す べ き 事 象 とし て 、流 れ 加 速 型 腐 食布の詳細予測や最大値の簡易評価手法を開（ F A C ）および 液 滴 衝撃エロージョン（LDI）

発する。また減肉した配管の耐震性評価につによる配管減肉がある。これらに対しては肉い ては 、全 面 減 肉を仮 定した 保 守 的 な 評 価

厚測定による余寿命管理がなされており、定が要求されている現状に対し、局所減肉の場

期検査あたり数百〜千箇所の測定が行われ合 の 適 切な配 管 強 度 評 価を示すことによりている。

減肉配管の耐震性に関する判断基準の合理本課題では肉厚測定箇所の重点化などを

主な成果

1

化に資する。

FA Cに対するしきい 溶 存 酸 素 濃 度 の 解 明

FACによる減肉がほぼ停止する最低の溶が実験により示され、PWR二次冷却系では存酸素濃度は、BWRの140℃中性条件ではわずかな酸素注入により配管減肉を緩和で40〜60ppbであるが、PWR二次冷却系の［Q11025］。
きる可能性が示された（図1）

アルカリ性条件では10ppbに低下すること

2

フラッシングエロ―ジョン評 価 法 の 開 発

水 系 の 配 管 で 生じるフラッシング 現 象に学（ C F D ）コ ードを 開 発し、フラッシング エ

伴うエ ロ ー ジョンに つ い て 、詳 細 な 流 動 がロージョンの減肉率を評価可能とした(図2)

評価可能な3次元水-蒸気流の数値流体力［L11016］。

3

FACおよびLDI評価法の検証と配管減肉予測ソフトウェアFALSETの開発

実 機 プ ラント配 管 に お い て F A C お よ び

プラントの 減 肉 管 理において簡 便に利 用す

L D I が 発 生した部 位 の 最 大 減 肉 率 実 測 値にることを想定し、実用的に必要となる基本機

対し、当所で開発した予測手法による計算値能を備え、上記FAC/LDI予測手法による余と比較した。本手法は、FACおよびLDIとも

寿 命 評 価 が 可 能 な 配 管 減 肉 予 測ソフトウェに管理上の重要度が高い高減肉率のデータ

アFALSETを開発した(図4)［ L11007］。今後に対して、-50%〜+100%の範囲で予測可の実機プラントにおける試行により減肉管理

能であることがわかった（図3）。さらに、実機ツールとして実用化できる見通しである。

4

LD I局 所 減 肉に対する耐 震 性 の 評 価

LDIによりエルボ配管の背側に局所減肉しじないことを確認した。また基準とした地震た場合の耐震安全性をハイブリッド実験 に動の8倍を超えたときの面外振動の場合にねより調べた。75%減肉の条件で、設計地震動

じり座屈が生じ、荷重の繰り返しによりき裂がの加速度振幅を許容応力発生レベルまで拡貫通した (図5)。ねじり座屈に対しては、有限大した地震動を基準として、その5倍の地震要素法解析と座屈強度評価式により再現可能

動でも面内振動、面外振動に対して損傷が生であることを確認した。

＊＊ 配管系全体の地震応答を数値的にモデル化し、損傷が生じる部位だけを力学試験に置き換え、両者の連携により実施する試験。
38

図1 炭素鋼のFACによる減肉率に及ぼす
溶存酸素濃度の影響
B W R の 水 質 で ある1 4 0 ℃中 性 条 件 ( p H 7 ) で は
40〜60ppbで減肉率が低下しているが、PWR二次系のアルカリ性条件(pH9.2)では10ppbで減肉率が低下している。

(a) 質量流束の解析結果の実験との比較(b) オリフィス前後のボイド率の分布

図3 実機プラントの減肉率データと予測手法による
計算値との比較(LDIの場合の例)
実 測 値 が 無 い 流 入 湿り度 ( 蒸 気 中 の 液 滴 の 割 合 )を減肉率の実測値を用いて評価することで、概ね-50%〜+100%の範囲で減肉率を予測できる。

図4 FALSETにおける配管系統の各配管要素に対する最大減肉率の予測表示例
実用的に必要となる基本機能を備え、当所で開発したFAC/LDI予測手法による余寿命評価が可能。

図2 3次元水-蒸気流CFDコードによるオリフィス部のフラッシング現象-質量流束の実験と解析との比較
オリフィス前後で水から蒸気に変化していることが解析されており、解析による質量流束の結果は実験とほぼ一致している。蒸気流中の液滴による減肉の評価手法は開発済
み[L09004]であるため、これらの結果からフラッシング
エロージョンによる減肉量が評価可能となった。
なお、ボイド率とは、全体の体積に対するガス（気相）成分の体積率をいう。

図5 ハイブリッド実験による減肉エルボの
面外振動での損傷状況(外径216.3mm、
板厚5.8mmの配管使用)
75%減肉の条件で、基準とした地震動の8倍を超えた場合。45度方向に変形が生じ、典型的なねじり座屈が生じていることがわかる。

39

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

機器・配管および電気計装品の劣化診断

背景・目的

長期運転経年炉で考慮すべき事項の一つ

力発電所で用いられるケーブルは熱と放射線に、機器・配管や電気計装品などの劣化があに同時に曝されるため、これらの条件での絶り、その診断技術の開発が望まれている。

縁体の材質劣化を的確に評価できるモデルの応力腐食割れ（SCC）き裂の超音波探傷法確立が求められている。

（ U T ）を用 いた非 破 壊 検 査 法は概ね確 立さ

本 課 題 では 、ニッケ ル 基 合 金 溶 接 部 へ のれて いるが 、ニッケ ル 基 合 金 溶 接 部 は 超 音

フェーズドアレイUT法＊の適用性を明らかに

波散乱・減衰が大きく、この部位に発生する

するとともに、ケーブル絶縁体の劣化モデル

SCCき裂の検査に関しては、非破壊検査技術を考案する。

の一層の高度化が望まれている。また、原子

主な成果

1

ニッケル基合金溶接部の欠陥深さ測定に対するフェーズドアレイUT法の適用

ニッケル基合金溶接部 の SCCき裂に対し位置、形状の把握からき裂とノイズの識別性

てき裂開口面側からの高精度な深さ測定法が向上することに特徴がある。人工的に製作の確立を目的として、フェーズドアレイUTにした実 機 形 状を模 擬したS C Cき裂に対してよるき 裂 深 さ 測 定 法 を 開 発した 。この 方 法

本 手 法を適 用した結 果 、深さ3 5 m m 程 度まは 、小 型 のリニ アアレイ 探 触 子 および 超 音

で の き裂に対して 高 精 度 な 深 さ評 価（ 測 定

波 入 射 方 向 、集 束 位 置 を 3 次 元 的に設 定 で誤差3mm程度）が可能となり（図1）、フェー

きる高 出 力 の マトリクスアレイ探 触 子 を 組

ズドアレイ U T による深 さ 測 定 法 が 実 機 検

み 合 わ せ た 方 法 で あり、浅 いき裂 から深 い

査 に 十 分 適 用 可 能 な ことを 明ら か にした

き裂までの広い範囲に適用でき、かつ、き裂［Q11011］。

2

ケーブ ル 絶 縁 体 の 劣 化 特 性 の 調 査および 新 劣 化モデ ル の 考 案

これまで の 実 験 研 究 から、絶 縁 体 の 機 械

新たなモデルを作成し（図2）、濃度分布およ的 性 質 の 劣 化 抑 制には、酸 化 防 止 剤 が 重 要

び そ の 経 時 変 化 の 推 定を試 みた。この モデな役割を果たしていることが明らかとなった

ルを用いたシミュレーション結果が、劣化試［H10014］。
しかし、既往の劣化モデルには、

験で得られた試験片内の劣化生成物の分布

この酸化防止剤の挙動は組み込まれていな傾向をほぼ再現できたことから、このモデル

い。このため、酸化防止剤の閾値濃度以下でが酸化防止剤の濃度分布推定も含めた劣劣化が進む限界濃度特性を反映させ、かつ、

化挙 動 評 価に有 効であることが 確 認できた

酸素と酸化防止剤に拡散方程式を適用した（図3）［ H11007］。

＊ 超音波の位相を制御することにより、高精度なUT測定を可能とする方法。
40

図1 フェーズドアレイUT法によるSCCき裂深さ測定結果

き裂 深さの 実 測 値と本 装 置を用 いた測 定 値はよく一 致しており、き裂 深さが 3 5 m m 程 度 のき裂まで高 い 精 度（測定誤差3mm程度）で測定が可能であることがわかる。

図2 新規モデルの方程式構造
新劣化モデルは酸化防止剤の限界濃度特性を反映
した酸化反応の反応速度式と拡散方程式を用いて評価を行う。

図3 ケーブル絶縁体中の劣化生成物量のシミュ
レーション結果と実験値の比較
図中の距離0.5は肉厚方向の中心点を示す。熱加速劣化試験で得た劣化生成物量の分布（赤外吸光度比、劣化前:●、180℃で8時間劣化:▲、180℃で44時間劣化:■）とモデルによるシミュレーション
結果（実線）
はほぼ一致した。

41

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

水力施設の防災・維持管理技術

背景・目的

主な成果

電力会社が所有する水力施設では、建設後

本課題では、水力施設の主要構造物である50年以上経過した高経年施設が増え、これダム本体とダムゲートを対象として、大規模らを適切に維持管理し、運用していくことは、

地 震 時 の 安 全 性 確 保 の 観 点から、経 年 劣 化

電力安定供給や再生可能エネルギー利用のや 損 傷 の 程 度を考 慮した 耐 震 性 能 評 価・解観点から重要である。近年、河川・ダム貯水池

析法を構築する。また、水力施設の防災と効周辺の森林を取り巻く環境が変化しており、

率 的 運 用に資 する土 砂 管 理 技 術として 、ダ

施設環境の保全（周辺地山の土砂管理など）

ム上 流 域での 土 砂 発 生 要 因を明らかにしたが重要な課題となっている。加えて、地震や上で、河川・貯水池内での土砂の挙動を監視

降雨による自然災害の増加・巨大化が施設のする技術や土砂堆積・濁水を簡易に予測する運用に大きな影響を与えている。

解析モデルを開発する。

1

ダム堤 体・ダムゲートの 耐 震 性 能 評 価・解 析 法 の 構 築

重力式ダム堤体着岩部近傍の破壊を想定

残存する耐荷性能の関係を把握することによする模 型 実 験 を 実 施し、解 析 によりそ の 再り、重力式ダムの地震時安全性を評価する考現 性を検 討して、堤 体や 基 礎 岩 盤 等 の 損 傷え方を構築した［N11026］。また、ダムゲートを扱う非線形有限要素解析手法を開発したの大規模地震に対する安全性照査の考え方［N11025］。
この手法を用いて実規模ダムの地と解析事例を取りまとめた。

震応答解析を行い、堤体の損傷状況（図1）と2

森 林にお ける土 砂 発 生 要 因 を 明らか

林 情 報や 地 形・地 質 情 報を組 み 込 んだ流 域に す る た め に 、雨 滴 の 運 動 エ ネ ル ギ ー

環 境 デ ータ ベ ー ス［ V 1 1 0 0 3 ］と水 循 環 解 析［ V 1 1 0 0 1 ］、雨 滴による土 壌 剥 離 、土 壌 面をコードと組合せて、ダム貯水池内に流下する

流 下する雨 水（ 表 面 流 ）、土 壌 流 出を同 時に

土 砂・濁 水 の 解 析に活 用 できる。さらに、大観測できるシステムを構築した。林床被覆に量の土砂発生要因となる斜面崩壊におけるは土壌剥離と表面流の両方を抑制する効果

土 壌 中 水 分による危 険 度を把 握 するため 、があり、それによって土壌流出量が低減され

豪 雨による土 壌・地 下 水 の 浸 潤 状 況を再 現るプロセス（図2）を明らかにした［V11030］。

しながら斜面の安定度をシミュレーションす本 結 果は、荒 廃 林 地や伐 採 放 棄 地 などの 森

る解析手法を構築した（図3）。

342土砂発生要因の解明

河 川・貯 水 池における流 動・堆 砂 評 価 手 法 の 開 発

全 地 球 測 位システム（ G P S ）と超 音 波ドッ

た（ 図 4 ）。また 、実 用 性 を 確 認した 降 雨・出プラー流速分布計を用いた移動式 の 観測

水 予 測システムに河 道 内 濁 質 流 動・堆 積 解システム を 開 発し、従 来 、観 測 装 置 の 設 置

析コ ードを 結 合し、ダ ム 貯 水 池 や ダ ム 下 流が 困 難 な 場 所にお いて、急 な 流 れの 様 子や域 の 洪 水・土 砂 管 理 を 安 全に行うため の 統

土 砂 の 堆 積 状 況を観 測できることを確 認し合予測システムの開発を進めた。

図1 重力式ダムの地震時損傷に関する解析結果
堤 体 、着 岩 部 、基 礎 岩 盤 の 損 傷を考 慮した非 線 形
地震応答解析を実施した。ダム堤体の特徴に応じて 地 震 時 の 損 傷 形 態や 程 度を評 価 することが できる。堤 高 1 0 0 m の ダ ムでは 堤 体 頂 部 の 応 答 が卓越して、そこでの 損 傷 が 顕 著となり、堤 高 5 0 mの ダ ム で は 堤 体 の 応 答 は 小 さく、基 礎 岩 盤 で の損傷が顕著となる。

図2 土砂流出量観測システム
手入れがなく荒廃し、土壌が剥きだしとなっている
斜面の増加による、濁水や土砂流出量の増加が懸念されている。15ヶ月間の観測の結果、土壌が剥
きだしの斜面では、土壌流出量は林床被覆がある
斜面の15.6倍に上った。雨滴の運動エネルギーと土壌の剥離、表面流とともに流下する土壌を同時に観測できるシステムを開発したことにより、斜面からの土砂流出量の定量評価が可能となった。

図3 斜面におけるすべり安定性の評価事例
斜面を対象に、想定豪雨を与えたときの斜面内部の浸透流を解析するとともに、浸透流による水分量変化を考慮した斜面安定解析により、せん断ひずみが卓越してすべり破壊を生じる箇所を把握した。図から、降雨の斜面への浸透深さと、斜面内部のすべり破壊の箇所とが概ね一致していることがわかる。

図4 移動式流動堆積場観測システム
左図は、移動式流動堆積場観測装置を用いた水力発電所取水堰での観測の様子である。右図は、流れ方向の
鉛直流速分布と河床高の観測結果である。

43

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

検査・予測・監視の統合化設備診断技術

背景・目的

主な成果

国内の火力発電所は累積運転時間10万

設備を安全かつ合理的に運用・管理する上で時 間 を 経 過した 経 年 火 力 が 8 0 % 程 度 を 占は 、従 来にもまして 信 頼 性 の 高 い 設 備 診 断めており、特に運転時間が20万時間を超え技術が必要とされる。

る発電所では高温機器での損傷の顕在化が本課題では、これまでに当所が進めてきた懸念されている。一方、高い熱効率を有する

超音波を用いた先進的な非破壊検査技術お超 々 臨 界 圧 火 力 発 電 所にお いては、9 C r 鋼

よび損傷の進行を高精度に予測する解析技などの高クロム鋼製蒸気配管の溶接熱影響術を高度化するとともに、各技術の特徴に基部（HAZ）においてクリープ損傷に起因するづき、それらを適切に組み合わせた統合化設

様々な不具合が発生している。これらの発電

備診断技術の構築を目指す。

1

溶接金属の形状推定技術の開発

溶 接 部 の クリー プ 損 傷 の 進 行 は 溶 接 部

そこで 、溶 接 部 からの 超 音 波 散 乱 波を計 測開先形状の影響を受けることから、クリープ

することにより、再 溶 接 まで 含 め て 溶 接 金

損 傷 を 適 切 に 評 価 す るた め に は 溶 接 金 属

属 の 形 状と幅 を 非 破 壊 的 に 推 定 で き る 方の 形 状に関する正 確 な 情 報 が 必 要である。

法を開 発した（ 図 1）。

2

溶接施工時の温度履歴の推定

多 層 溶 接 下における材 料 の 強 度を適 切仮定する溶融部分の形状を決定した（図2）。

に評価するためには、第一段階として、溶接

この溶融部分の形状を溶接シミュレーション

施 工 に 起 因した 複 雑 な 温 度 分 布 と各 点 でに適用することにより、9Cr鋼製大径管溶接の 温 度 履 歴 を 定 量 的 に 把 握 する 必 要 が あ部のHAZ幅と各点での温度履歴を推定するる。そこで 、9 C r 鋼 溶 接 施 工 時 の 温 度 実 測ことが可能になった。

結 果 に 基 づ い て 、溶 接 シミュレ ー ション で3

内 圧 応 力 条 件 下 の 長 手 溶 接 配 管 のクリープ 強 度 の 評 価

多 数 の 小 型 長 手 継 手 管（ 外 径 : 6 0 m m ）肉厚内部で顕著に発生する傾向が観察された。

および実機寸法配管試験体1体（外径:686mm）

さらに、実機寸法配管試験体においては、破に対して内圧クリープ試験を実施した結果、断直前まで試験体の変形量も僅かであったが、内 圧 条 件 下 に お け るクリー プ 寿 命 は 単 軸

破断時には長手溶接HAZの貫通き裂の形成

データと同等またはやや短寿命側となる傾向

とともに大きな 変 形をともな い な がら急速

が 観 察された（ 図 3 、図 4 ）。クリー プ 損 傷 のに破壊する挙動が見られた（図5）。

実態であるボイドは、内圧下では外表面よりも

444

クリープ 寿 命 評 価 法 の 提 案

実 験 結 果から明らかとなった溶 接 部 の 損提 案したクリー プ 寿 命 評 価 法を9 C r 鋼 およ

傷 挙 動とそ の 解 析 的 検 討に基 づ いて、応 力

び 1 2 C r 鋼 の 各 内 圧クリー プ 試 験に適 用し

多軸性の影響を考慮できる高クロム鋼長手たところ、長 手 溶 接 部 の 寿 命 が 高 い 精 度 で

溶 接 部 のクリー プ 寿 命 評 価 法 を 提 案した 。

予測されその妥当性が実証された（図6）。

(a) 実物の切断写真(b) 超音波による断面画像

図1 溶接金属の形状推定
超音波の溶接部からの超音波散乱波を計測すること
により、溶接金属の形状と幅を2mm以内の誤差で推定することが可能となった（材質:9Cr鋼）。

図2 9Cr鋼の溶接シミュレーション
被覆アーク溶接の多層パスに起因した複雑な温度
履歴と温度分布を定量的に再現することができた。

図3 9Cr鋼溶接継手のクリープ試験の結果

図4 12Cr鋼溶接継手のクリープ試験の結果

図5 破壊した9Cr鋼実機配管試験体の外観(温度:650℃、破断時間:約8600時間)

図6 クリープ寿命評価法の適用結果

45

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

変電・地中送電設備の劣化診断・高経年運用

背景・目的

変電機器や地中送電設備では高経年運用

器 、高 電 圧 C Vケーブ ル 、ガス絶 縁 開 閉装置の増加が至近年に迫りつつある。また、送電（ G I S ）など の 主 要 電 力 機 器 に 対 す る 診 断

鉄塔では塩害・塵埃等による腐食の発生・進

技 術 の 開 発 とそ の 現 場 適 用 を 目 指 すとと

展 が 懸 念 さ れる。そ の た め 、電 力 流 通 設 備

もに、アセットマネジメント技 術を応 用したの 保 守 管 理 戦 略 の 高 度 化・合 理 化による設個 別 機 器 の 高 経 年 運 用 支 援と更 新 時 期 最

備投資・保守コストの削減が重要課題となっ適 化 のための 保 守 管 理 手 法を開 発する。まている。

た、送 電 鉄 塔などの 金 属 部 分 の 補 修 塗 装 の

本 課 題 で は 、変 電・地 中 送 電 設 備 の 合 理
的 な 高 経 年 運 用を支 援するため、大 型 変 圧

主な成果

1

効率化を図るために必要となる塗膜劣化評価法を開発する。

変 電 機 器および 地 中 送 電 設 備 の 診 断 技 術 の 開 発

経年変圧器における絶縁紙の熱劣化診断

を実変圧器巻線構造から構築して、巻線異常の大幅な簡易化を目指し、変圧器の負荷履歴を外部診断する目途を得た(図２)［ H11027］。

からこの劣化を外部診断する手法を開発してまた、高経年特別高圧CV ケーブルの劣化きた。これを改良し超高圧変圧器を対象に、診断データベースを充実させ、効率的な更新劣化を表す絶縁紙の重合度の低下率を実用を支援するために、当所で開発した長尺前駆的な誤差程度(～±10%)で推定可能とした遮断試験における部分放電識別手法を高度(図１)［ H11026］。さらに、電力用変圧器の巻線化するとともに、可搬型減衰振動高電圧電源

異常診断法として、周波数応答解析法（FRA）

による現場診断の際の部分放電測定手法をを応用し、異常部位を推定できる回路モデル

提案した［H11031］。

2

電 力 流 通 設 備 の 保 守 管 理・更 新 計 画 策 定 支 援

経年電力流通設備の合理的な更新計

これらに加え設備の経年情報や診断情報を

画 策 定 手 法 の 構 築 に 向 け て 、変 圧 器 や ガ活用した維持管理法の違いによる設備保守

ス 遮 断 器 ( G C B ) の ような 単 体 機 器 、ならコストの違いや、設備の劣化状況・使用環境

び に G I S 等 複 合 設 備 を 対 象 に 、ア セットマの 違いに基づくグループ別推定による設備

ネ ジ メ ント 技 術 を 適 用 し て 、修 繕 費 の 経

保守コストの評価が可能な更新計画支援プ

年 変 化 や 部 分 補 修 効 果 を 考 慮した 更 新 計

ログラムを開発した(図３)［H11032］。

画 支 援 プ ロ グ ラ ム を 順 次 開 発し て き た 。

3送電鉄塔の塗膜劣化評価法の開発

塗 膜 の 劣 化 評 価 法として 、塗 膜 インピ ー

設 置 面 が 垂 直 に 比 べ 、水 平 や 傾 斜 の 方 がダンスを計 測 する手 法 ( 測 定 周 波 数 1 k H z )劣 化 の 進 行 を 示 す インピ ー ダ ン ス 低 下 がを 適 用した 。代 表 的 な 塗 装 鋼 板（ 溶 融 亜 鉛

速 いことを 検 出 でき 、目 視 で は 判 別し難 い

めっき 鋼 板 / エ ポ キ シ 樹 脂 下 塗 ）を 用 い た

劣 化 進 行を的 確に評 価できる目 途を得た。

5 5ヵ月 間 の 大 気 暴 露 試 験 により、塗 膜 の46

図1 66kV～275kV変圧器24台を対象とした負荷履歴による巻線絶縁紙の平均重合度の推定値と実測値の比較
負荷履歴をもとに平均重合度を推定した結果、24台の平均誤差は10%以下であった。

図2 66kV変圧器のFRAによる伝達関数の実測値と構造に基づく伝達関数の計算値の比較
66kV実変圧器の内部構造と寸法に基づき、変圧器回路モデルを作成し、計算した伝達関数（計測時
入力電圧と出力電圧の比）のピーク周波数は、実測値と概ね一致した。この結果、変圧器の内部構造物と周波数の関連性が明確化でき、巻線異常箇所の推定に目途が得られた。例えば上図の7.22kHzのピークは1次/2次巻線間隔の変化量に応じて周波数が変化することが判明している。

図3 維持管理法の違いによる電力設備保守計画コスト評価プログラム画面例
実行画面左～中央部で「寿命分布」、「 各種コスト」、「 設備量分布」を入力し、「 評価内容」を指定して解析を行うと、右側のグラフエリアに「各年の年間所要費用」と「運用期間中の平均所要費用」の年間推移が表示される。右側下図の平均所要費用の例では経年30年で一斉更新を行う時間基準更新(TBM：緑線)や診断による更新判断を行う状態
基準更新(CBM：ピンク線)は、経年40年頃までは故障更新(CM：赤線)より高コストとなるが、それ以後は低コストになる。またCBMの寿命診断のばらつきは標準偏差10年の正規分布を仮定しているが、この条件では常にTBMより
CBMが低コストになる。

47

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 設備運用・保全技術の高度化

PCB汚染変圧器の簡易処理

背景・目的

2002年に変圧器などの電気機器に微量のるPCBバイオセンサーなどの分析技術の開PCBが混入していることが確認された。混入発を行うとともに、経済的な微量PCB汚染変が疑われる機器は多数存在するため、混入の圧器処理の実現を目指し、機器内部のPCBを有無を調べるPCBの測定技術や経済的な混絶縁油で洗浄する加熱強制循環洗浄技術お入機器の処理技術の確立が求められている。

よび課電自然循環洗浄技術の開発や、洗浄に

本課題では、PCBを迅速かつ安価に測定す

主な成果

1

よるPCB除去効果の科学的立証を行う。

P C Bバイオセンサ ーによる現 場 分 析 法 の 開 発 *当所が開発したPCBバイオセンサ ーを現測定時間（約3時間）、と試料数（複数試料の場で利用するための移動分析車を製作した

同 時 並 行 測 定により1 日で 最 大 6 0 試 料 ）で

（ 図 1 ）。これにより、運 搬 が 困 難 な P C B 汚

測 定 でき 、オンサ イトで 洗 浄 工 程 の 管 理 が染大型変圧器の油中PCB濃度を、実用的な可能となった。

2

P C B 汚 染 大 型 変 圧 器 のオンサイト式 洗 浄 実 証 試 験 の 実 施

当所がPCB汚染変圧器の簡易処理技術

場所に搬入・設置して、加熱強制循環洗浄のとして開発中の加熱強制循環洗浄および課全工程をオンサイトで実施できる。この装置

電 自 然 循 環 洗 浄（ 図 2 ）につ い て 、電 力 会 社

を活 用し、国 内 2 箇 所 の P C B 汚 染 大 型 変 圧

10社、電源開発および日本原子力発電と共器の設置場所にて加熱強制循環洗浄の実証

同でPCB汚染大型変圧器のオンサイト式洗試 験を実 施した。また、同 様に国 内 3 箇 所 の浄 実 証 試 験を実 施した。加 熱 強 制 循 環 洗 浄設置場所において課電自然循環洗浄の実証試験では、移動式洗浄装置を新たに試作した

試 験を開 始した 。これらの 実 証 試 験 の 結 果（ 図 3 ）。この 装 置 は 、8 千 L 〜 2 万 L 程 度 の 油

は、環境省のPCB等処理技術調査検討委員

量 の 大 型 変 圧 器を対 象とし、変 圧 器 の 設 置会に報告された。

3

P C B 収 支 の 解 析によるP C B 除 去 効 果 の 確 認

加熱強制循環洗浄および課電自然循環洗

うち96.2%から99.7%が除去されたと解析浄のオンサイト式洗浄実証試験において、洗された。大 型 変 圧 器 全 体での 所 期 の 目標を浄前後の PCBの 収支を解析し、PCB除去効

上 回るPC B 除 去 効 果 が 示され、洗 浄 前に変果を見積もった。その結果、両方式によるオ

圧器に含まれていた大半のPCBが本方式でンサイトでの洗浄により、洗浄前の汚染大型除去できると考えられた。

変圧器の元油と部材に含まれていたPCBの＊ 株式会社住化分析センター、柴田科学株式会社、株式会社電力テクノシステムズ、株式会社セレスと当所の共同研究として実施。
48

図1 PCB分析車の外観と車内の分析設備
分析操作の迅速化が行える小型遠心濃縮器や、実験室と同等の精度での測定が可能となる小型ドラフトや温調機器を装備し、外部電源なしに分析が行える。

図2 PCB汚染変圧器の洗浄技術概要

図3 移動式加熱強制循環洗浄装置
装置はAとBユニットから構成される。Aユニットはヒーターやポンプなどにより油の加熱と循環を行い、Bユニットは加熱や循環の制御と排気処理などを行う。

49

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

IGCCの燃料種拡大化・高効率化

背景・目的

主な成果

高効率で環境保全性に優れた石炭ガス化

支援してきている。

複 合 発 電（ I G C C ）は、電 気 事 業にとって、次

本 課 題 では 、実 証 機 の 運 転 支 援を行 なう

世代の石炭利用火力発電の有力なオプショとともに 、今 後 の I G C C 商 用 機 の 開 発 に 向ンとなる重 要な技 術である。当 所は、IG C C

けて、フレキシブルな燃料運用、更なる高効

開 発 創 生 期 の プ ロ セ ス 開 発 から 研 究 に 取率化、ならびに信頼性向上のため、ガス化プ

り 組 み 、現 在 運 転 が 進 めら れ て い る 勿 来

ロセスにお ける燃 料 種 拡 大 化 技 術 、I G C CI G C C 実 証 機 の 設 計・運 転 条 件 の 検 討 等を用乾式ガス精製システムなどを開発する。

1

実証機の運転支援

実 証 機 試 験 候 補 炭 に つ い て 、超 高 温・加らに、ガス化 炉 内 の 複 雑 な 現 象を計 算 可 能

圧型燃料反応実験設備（PDTF）や熱天秤にな当所開発の三次元ガス化炉内数値シミュより、ガス化 炉 内 条 件に近 い 高 温 加 圧 下 で

レーション技 術により、幅 広 い 運 転 条 件（ 反のガス化 反 応 性 を 明らかにした 。そ の 結 果

応 性 の 著しく高 い 石 炭 や 混 炭 条 件 など）でに基 づき、短 時 間で計 算 可 能な 当 所 開 発 のの 実 証 機 試 験 結 果を精 度 良く表 現 でき、本一 次 元ガス化 性 能 解 析ツー ルを用 い 、実 証

数値シミュレーションによるガス化性能評価

炉 で のガス化 性 能を事 前に予 測し、適 宜 実

手法が大型の商用規模ガス化炉に適用可能

証 機 運 転 条 件 の 検 討に反 映した（ 図 1 ）。さであることを確認できた。

2

バイオマス の 石 炭ガス化 混 合 燃 料として の 適 合 性 評 価

I G C C にお ける燃 料 種 拡 大 に 向 け て 、木下させる＊とともに、ガス化 反 応を促 進する質バイオマスや汚泥炭化物などについて石ことを明らかにした（ 図 2 ）。これらの 結 果か炭と混 合した時 の 灰 溶 融 特 性およびガス化

ら、高 灰 融 点 炭に汚 泥 炭 化 物を混 合 するこ

特 性 の 評 価を行 なった。一 般 的に汚 泥 炭 化とで 、I G C C の 適 合 炭 種 を 拡 大 できる可 能

物 は 、ア ルカリ含 有 率 が 高く灰 融 点 が 低 い性があることを見出した。

ことから、高 灰 融 点 炭 の 灰 融 点 を 大 きく低3乾 式ガス精 製システム の 適 正 化と熱 効 率 の 評 価

I G C C の 一 層 の 熱 効 率 向 上やガス精 製 設

IGCC（1500℃級ガスタービン）を対象とし

備 の 簡 素 化を目 指し、ハロゲン化 物 や 水 銀

た熱 効 率 解 析を行 い 、現 状 技 術 の 湿 式ガスも除去する乾式ガス精製システムの設計検

精製システムに対し、本乾式ガス精製システ

討 を 進 め た 。そ の 結 果 、脱 硫 プ ロセス の 所

ムは熱 損 失 が 少ないことによる発 電 端 効 率

要動力の低減やハロゲン化物除去装置の小の 向 上と所 内 率 の 低 減により、送 電 端 効 率型化等に対し改善を加えた新たな乾式ガスの絶対値で約1.6%（HHV）の向上を見込め

精 製 システムを 考 案した（ 図 3 ）。商 用 規 模ることが明らかになった。

＊ 噴流床ガス化炉では灰を溶融排出するため、一般的に灰融点が低いと安定運転が容易となる。
50

圧力容器の照射脆化と健全性評価

図1 一次元ガス化性能解析ツールの概要とガス化性能予測結果例
石炭性状とガス化反応速度解析結果を用いて解析し、実証炉の定格負荷運転時のガス化特性を予測した。
ここでは、ガス化炉の安定運転条件の検討に必要となる生成チャー量の予測結果を示す。

図2 汚泥炭化物混合による炭素転換率向上
A炭に汚泥炭化物を30wt%混合した時の炭素（実験値）
は、A炭および汚泥炭化物単体
転換率※の実験結果から混合比率による比例配分で計算した値よりも高くなった。これは、汚泥炭化物に含まれるアルカリ成分が石炭チャーのガス
化反応促進に寄与したものと考えられる。
※ 炭素転換率(%)=

生成ガス中炭素量(kg/h)
投入燃料中炭素量(kg/h)×100

図3 提案する乾式ガス精製システムの構成
本乾式ガス精製システムは、ハロゲン化物除去、脱硫、水銀除去、および残留ダスト除去で構成され、脱硫プロセスの所要動力低減やハロゲン化物除去プロセスの小型化を図っている。

51

プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

低品位燃料の利用技術

背景・目的

主な成果

既設微粉炭火力の安定運用には、亜瀝青炭

硫化腐食対策として、硫化水素の生成特性の等の低品位燃料の利用拡大、ボイラ伝熱面管

解明、腐食速度予測手法の提案、耐硫化腐食理の高度化、環境保全性の維持・向上等が必

コーティング技術の開発を進めるとともに、要である。

炉 内 伝 熱 管 へ の 石 炭 灰 の 付 着 防 止 のため、

本 課 題 では 、低 品 位 燃 料 の 利 用に関して

灰 付 着 挙 動 へ の 影 響 因 子 の 解 明を進める。

は、瀝青炭ボイラで亜瀝青炭の混炭率を高め

また、環 境 保 全 性 の 維 持・向 上 のため、微 量る技術の開発、亜瀝青炭の粉砕性評価手法の物質に関わる電気事業のニーズの調査を進開発を進めている。ボイラ伝熱面管理では、

め、必要に応じて対策技術を開発する。

1

亜 瀝 青 炭 の 混 焼 率 増 加 法 の 開 発と粉 砕 性 評 価 手 法 の 提 案

石 炭 燃 焼 試 験 炉 の 瀝 青 炭 用バ ー ナを用

粉 砕 性に関して 、石 炭 表 面に付 着 する水 分

いて、1 、2 、3 次 空 気 、二 段 燃 焼 用 空 気 の 流が 多 い 場 合 、従 来 の 粉 砕 性 評 価 指 標である

量 等を調 整 することで 、高 水 分 の 亜 瀝 青 炭

HGI＊が適用できないことを明らかにし、付着の混炭率を75%まで高められる条件を見出水分の影響を考慮した新たな粉砕性の評価

し( 図 1 )［ M 1 1 0 2 2 ］、実 機での 運 用に向けた手法を提案した(図2)［M11016］。

検 討に着 手した。また、瀝 青 炭 、亜 瀝 青 炭 の2

ボイラ伝 熱 面 保 全 技 術 の 開 発(1) 硫化水素の発生特性
石 炭 中 の 硫 黄 の 形 態 別 分 析から、石 炭 燃
焼場では有機硫黄と黄鉄鉱から硫化水素がし、石炭燃焼試験炉において、その妥当性を検証した(図4)［ M11020］。
(2) 耐硫化腐食対策

放出され、その放出量が予測できることを明

硫 化 腐 食 速 度 式を模 擬ガス試 験により導らかにした(図3)。また、亜瀝青炭混焼時は、出し、実機蒸発管の腐食量と比較した結果、燃焼の遅れによって硫黄の放出が下流側に良 好 な 一 致 が 見られた 。また 、耐 硫 化 腐 食

移行し、瀝青炭の燃焼とは異なる特性を示す

コーティングについては、耐摩耗性を高めたことを見 出した［ M 1 1 0 0 3 ］。これらの 結 果を

コーティング構造を開発し、実機で実証試験

基に硫化水素生成の数値解析モデルを作成を継続中である。

3

環境保全性の向上

脱 硫 排 水 処 理コスト増 の 一 因となる脱 硫装置の脱硫装置にMn 2+を添加し、Mn 2+ 濃度

吸収液中のSe 4+からSe 6+ への酸化に関して、を維持することによって、Seの酸化が抑制さ

これまでにMn の添加による酸化抑制の可れることを明らかにした(図5)。

2+

能性を見出している。石炭燃焼特性実証試験＊ Hardgrove Grindability Index の略称。粉砕性の難易度を表す指標で、動力を算出する粉砕仕事指数と相関がある。
52

①：亜 瀝青炭の乾燥のため1次空気量を増加させると着火が遅れる。

②：二 段 燃 焼 率 を 下 げ 2 次 空 気 の 増 加 、3 次
空気の減少で着火が安定する。

③：条 件①でバーナ負荷を100% →85%に低下させると着火が安定する。

図1 瀝青炭25%、亜瀝青炭75%混炭時の火炎瀝 青 炭 用バ ー ナで空 気 配 分を調 整すると亜 瀝 青 炭 混 炭 率 7 5 %でも安 定した燃 焼 が 可 能となる。バ ー ナ負 荷を下げることでも、燃焼の安定性を回復できることが判明した。

図2 粉砕仕事指数の推算値と実測値の比較
当所ローラミルを用い、付着水分の影響を考慮した
粉砕仕事指数の推算法を見出した。

図3 硫黄放出におよぼす硫黄形態の影響
硫酸塩硫黄および黄鉄鉱硫黄に比べ、有機硫黄は放出されやすく、燃焼場において硫化水素を生成する。

図4 石炭燃焼炉火炉中心軸上の硫化水素濃度
バ ー ナから二 段 燃 焼 空 気 注 入 位 置 の 間に生 成し
た 硫 黄 化 合 物 の 濃 度 は 数 値 解 析と実 験 結 果 で一 致した。

図5 Mn 2+ の添加によるSeの酸化抑制
脱 硫 吸 収 液 中 の S 2 O 8 2 -に よ る S e 4 + の 酸 化 は 、S 2 O 8 2 - によって M n 2 + が 選 択 的に消 費される間 、抑制される。

53

プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

バイオマス/廃棄物高度利用技術
背景・目的

CO 2 排出量削減に向けた取り組みのひと

石炭燃焼技術、石 炭ガス化 技 術を基 盤とし、つとして、バイオマスの利活用が期待されてバ イオマ スエ ネ ル ギ ー 利用拡大を目的に、いる。しかし、大量収集が困難、高水分で発熱

その事業構築を支援するポテンシャル評価技

量が低いなどの課題があるため、その収集量

術と、林地残材などの木質系から、近年そのに応じた 事 業 の 構 築や 、高 品 位 燃 料 化とそ利用が注目される汚泥系まで、様々なバイオの利用技術の開発が重要となる。

マスに対する高品位燃料化とその利用技術

本課題では、当研究所が開発を進めてきた

主な成果

1

ポテンシャル評価技術を開発する。

-東北地域 のバイオマス発電ポテンシャル評価

既 実 施 の 国 内 廃 棄 物 発 電 ポ テ ン シャル評価した。復興が順調に進み、これらを東北地評価、国内外混焼用バイオマスLC-CO 2 評価

域内で発電利用する場合、最大発電量は418［Y10010］等を基に、東北地域の震災復興過程

百万kWh/年となり、東北電力管内の新エネで発生するバイオマス（がれき可燃物、農林産

発電量（851百万kWh/年、2010年度）
の約半

廃棄物）
の発生量を推計し、がれき処理や農林分となることがわかった（図1）［Y11019］。

業の復興状況を条件として、発電ポテンシャルを2

高 品 位 燃 料 化とそ の 利 用 技 術

1.汚 泥炭化物の石炭混焼特性評価とガス化性能評価＊

小型炭化実験装置の開発

高含水バイオマスである下水汚泥を燃料

バイオマスの高品位燃料化に向けて、その化した汚泥炭化物に着目し、石炭燃焼試験装

炭 化 特 性を簡 便に評 価 するため、炭 化 基 礎置により、石炭混焼試験を実施した結果、そ特性実験装置（1kg/h）を新たに設計・製作しの 混 焼 特 性は、石 炭 専 焼 の 場 合とほぼ 同 等

た。松ペレットの炭化試験（炭化温度300〜であることがわかった（図2）。

600℃）を実施し、炭化物収率がバッチ式大型

汚泥炭化物を炭化ガス化実験設備でガス炭化機（50kg/h）と良く一致することを確認

化した場合、灰の安定溶融排出が難しく、十した（ 図 4 ）。さらに、炭 化 基 礎 特 性 実 験 装 置

分な発熱量を持つガスを生成できなかった。

では、熱分解ガス非凝縮成分の定量分析や、

しかし、低灰分の木質バイオマス等と混合す

凝 縮 成 分 の 全 量 サンプリング ができることることにより、安定した灰溶融排出が可能とから、本実験装置は、実規模炭化機の炭化特なり、発熱量4.7MJ/m N 程度の生成ガスが性予測にも利用可能である［M11014］。

3

得られることを確認した（図3）。

＊ バイオ燃料株式会社との共同研究として実施。

54

2.バ イオマス炭化特性評価のためのその他の報告書 ［Y11033］

図1 バイオマス発電ポテンシャルの評価結果例
図1の評価例では、がれき可燃物の推計発生量を東北地域 の 一般廃棄物処理施設 の 設備容量で処理できたと仮 定した場 合を示す（ 約 8 年で完 了 ）。
なお、農産廃棄物は農地復旧が順調に進んだ場合の農業残渣とし、林産廃棄物は林業が復活し国産材利用が増加した場合の廃材・林地残材と仮定した。がれきと農産廃棄物は岩手、宮城、福島、林産
廃棄物は東北地域6県と茨城を対象とした。

図2 汚泥炭化物の石炭混焼試験結果例
炭 化 方 式 の 異 なる炭 化 物を石 炭 混 焼した場 合 の燃焼排ガス中NOx濃度と灰中未燃分濃度を示す。
石炭専焼に比べ、いずれの炭化物を混焼した場合
も、燃焼排ガス中NOx濃度と灰中未燃分濃度は、ほぼ同等であることがわかる。図中の「キルン」と「 流 動 床 」は炭 化 物 製 造に用 いた炭 化 機 の 炭 化 方式を示す。

図3 汚泥炭化物のガス化試験結果（生成ガス発熱量）
汚泥炭化物、汚泥炭化物と松の混合物をガス化した場合の生成ガス発熱量と酸素比の関係を示す。
汚泥炭化物の場合、炉内温度を維持するため、酸素比0.43以下には絞れない。汚泥炭化物と松を混合した場合、酸素比0.36でも炉内温度を維持することが可能となり、生成ガス発熱量は汚泥炭化物単味の場合の1.4倍となった（3.3 MJ/m 3 N →4.7MJ/
m 3N）。

図4 炭化物収率の比較
炭 化 基 礎 特 性 実 験 装 置 の 炭 化 条 件 は 、炭 化 温 度
3 0 0 〜 6 0 0 ℃、炭 化 時 間（ 滞 留 時 間 ）1 5 分 、原 料
供給量1.0kg/hとした。これに対し、実規模炭化機（ バッチ 式 大 型 炭 化 機 ）の 炭 化 条 件 は 、炭 化 温 度
350〜425℃、炭化時間15分、原料供給量50kg/hである。この実験の結果から、基礎特性実験装置
は、実規模炭化機の炭化特性を予測できることが
わかった。

55

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

CO2回収型火力システム

背景・目的

石炭火力発電からのCO 2 排出抑制は電気下やコスト上昇など、解決すべき課題も多い。

事業における喫緊の課題であり、高効率化や本課題では、これらの課題解決を目指して

バイオマスの導入などが進められている。一方、 「CO 2回収型高効率IGCC システム
（図1）」
を
欧 米 を 中 心にC C S（ C O 2 C a p t u r e a n d

提案し、システムの中核となるO 2 -CO 2 吹き

Storage）が注目され、多くの導入計画が発ガス化技術をはじめ、システム構成機器の要表されている。しかしながら、現在検討されて素技術を開発する。

いるCO 2 回収技術では発電効率の大幅な低

主な成果

1

石 炭ガス化 炉におけるC O 2 富 化ガス化 特 性 の 解 明＊

O 2 -CO 2 吹きガス化炉では、CO 2を投入すの調整によりコンバスタ温度を一定に保ちながることでガス化 反 応 促 進 効 果 が 期 待できる

ら、搬送ガスの一部にCO 2を用いた時のガス

一方、CO 2 のモル比熱が大きいことからガス化特性を検討した（図2）。その結果、ガス化炉

化炉内温度の低下が課題となる。そこで、当内の 温 度を適 正に維 持すれば 、C O 2 濃 度 の所設置の石炭ガス化炉（3トン／日）を用い、空増 加により炭 素 転 換 率 が 向 上することを明

気吹きを基本条件とし、ガス化剤中酸素濃度

らかにした［M11019］。

2

O 2 - C O 2 吹き石 炭ガス化 数 値 解 析コードの 開 発

従来の空気吹きや酸素吹きとは異なるO 2 -応モデル、および水性シフト反応モデルを開CO 2 吹き石炭ガス化炉の開発に向けて、数値

発・導入した。石炭ガス化炉（3トン/日）での解析技術を活用した実機条件でのガス化特性

試 験 結果＊との比較により、解析結果の妥当予測･評価手法の開発を進めた。当所の空気性が確認され(図3)、O 2 -CO 2ガス化条件に吹き石炭ガス化炉用三次元数値解析コードに、おけるガス化特性の予測･評価が可能となっO 2 -CO 2ガス化条件に適したチャーガス化反た（図4）［ M11017］。

3

酸 素 燃 焼クローズドサイクルガスタービンの 燃 焼 促 進

CO2回収型高効率IGCCシステム
（図1）
では、

焼効率の達成が求められることから、燃焼促進

従来の空気燃焼ガスタービンと異なり、燃料を方策を反応解析シミュレーションにより検討

酸素で燃焼させるとともに燃焼排ガス（CO2とした。その結果、バーナ側から供給する希釈剤

水蒸気）の一部を希釈剤として循環させ、排ガス（一次希釈剤）の流量を調整し、残りの希釈剤の温度調整を行うクローズドサイクルガスター（二次希釈剤）
を燃焼器下流側に供給すること

ビンを用いている。このクローズドガスタービン

で、燃焼効率の改善が図れることを明らかにした燃焼器では、システムの熱効率維持･向上に（図5）［ M11004］。

向けて、余剰な酸素を供給することなく高い燃＊ 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの受託研究として実施した。
56

空気吹き
O2濃度
試験
条件 CO2濃度(vol%)
N2濃度

石炭搬送用 CO2
希釈剤
（ガス化反応促進効果を期待） （燃焼ガスの温度調整に利用）

20.5
0

CO2富化
23

25

15

28

79.5

62 60 50 38

コンバスタ
石炭搬送
ガス

空気

空気

リダクタ
石炭搬送
ガス

空気

空気 空気

チャー
搬送ガス

窒素

CO2

空気

空気 空気

酸素

酸素 酸素

コンバスタ
投入ガス

サイクロン
(チャー回収)

25 34

リダクタ

空気
CO2

リダクタ石炭
搬送ガス
コンバスタ石炭
搬送ガス

CO2

コンバスタ
コンバスタ
投入ガス

チャー
搬送ガス

図1 CO 2 回収型高効率IGCC システムの概念
図2 ガス化試験条件とCO 2 供給方法
O 2 - C O 2 吹きガス化 炉と酸 素 燃 焼クローズドガス
チャーおよびコンバスタ石炭搬送ガスにCO 2 を用タービンとを組
み 合わせて、排ガスの C O 2 を循 環
い、さらに、コンバスタ温度が一定になるようコンバ
図1 ◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
させる新たなシステム。従来に比べ、システムの簡
スタ投入ガスの空気と酸素の比率を調整した。
◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
素 化やC O 2 回 収 後でも高 い 送 電 端 効 率（ 1 3 0 0 ℃◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
級GTで40％以上）が期待できる。
◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯

図3 数値解析結果と石炭ガス化炉（3トン/日）試験結果の比較
炉 内 炭 素 転 換 率 の 実 験 結 果と解 析 結 果とを 比 較
し、数値解析コードの妥当性を検証した。

図4 ガス化炉内のCO濃度分布
ガス化炉内のCO濃度分布から、O 2 -CO 2 吹きガス化
条件では、CO濃度が飛躍的に上昇することがわかる。

図5 希釈剤の二分割供給による燃焼促進効果
反応時間と当量比（酸化剤と燃料の混合割合）に応じて一 次 希 釈 剤 の 割 合を決 定し、一 次 燃 焼 領域の燃焼性を維持できるように二次希釈剤を供給することで、燃焼効率が高まる。

57

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

CO2貯留技術

背景・目的

地球温暖化対策として、火力発電所などの本課題では、国内外のCCSに関する最新のCO2排出源からCO2を直接回収して、地下に貯留動向を把握・分析するとともに、CO 2 排出源のするCCS（CO 2 Capture and Storage）

多くが位置している沿岸地域の地質構造の特徴の導入が各国で検討されている。現状では、を考慮したCO 2 地下貯留のための基礎的な経 済 性 、C O 2 貯 留 技 術 の 開 発 状 況 、および現象の把握や要素技術の開発を行う。

各国の炭素税やCCS義務化など技術や政策の 課 題も多く、本 格 的 な 実 施は進 んでい な
い。

主な成果

1

我 が 国 の 地 質 特 性を考 慮したC O 2 地 中 貯 留 要 素 技 術 の 開 発

C O 2 排 出 源 の 多くが 位 置 する沿 岸 域 周

ジェクト実施主体)によるCO 2貯留候補地に辺 の 地 質 は 、陸 から海 へ 向 け て 緩く傾 斜し適用して、現地の地質・水理構造モデルを構た構造をなしている。このような特徴を考慮

築し、CO 2を１坑井に100万トン圧入した場

して、C O 2 貯 留 候 補 地 選 定 の 調 査フロー お合 の 分 布 範 囲 の 予 測 を 行った ( 図 2 ) 。現 場

よび断層の評価フローを提案した(図1)。までのCO 2圧入実験では予測より透水性が悪た、新たに水とC O 2 の 二 相 流 特 性 評 価 手 法

く、CO 2の圧入に高い圧力が必要となり、今を導入し、貯留したCO 2の数値解析による挙後は地質の連続性や地層の粒度分布のバラ

動予測手法の精度向上を図った。

ツキ など、不 均 質 性を考 慮した 透 水 性 の 評

これら の 貯 留 候 補 地 選 定と挙 動 予 測 技
術をZeroGen(オーストラリアのCCSプロ

2（ZeroGenとの共同研究として実施）。

海 洋 中 CO 2 モニタリング 技 術 の 開 発

我が国ではCO2の貯留候補地が海底下地中(図3)(研究の一部は地球環境産業技術研究所かになる可能性が高いため、CO 2 の圧入時およらの受託研究として実施)。さらに、我が国の周辺

び貯留後の漏洩検出技術として、海中音響トモ

海域において、輸送中・圧入中・貯留後にCO2がグラフィー、無索海中ロボットなどを組み合わ

海洋中に漏洩した場合の拡散状況を予測するた

せた、海洋中CO2モニタリング手法を提案した

めの数値シミュレーション手法を開発した。

358

価も重要であることが認識された［N11003］

C C S の 動 向 調 査および C O 2 の 船 舶 輸 送・圧 入に関する技 術 的 検 討

国外のCCS政策や技術動向を調査・分析し、輸送船とフレキシブルパイプによる海底下地中

大規模なCCSプロジェクトが地域住民の合意をへの圧入方法が、回収箇所と貯留箇所を別々に得られず中止となった事例などから、CCSの実検討できることや経済性などの観点から、パイ施において社会的受容性が重要であることを指プライン方式より有利になる場合があることを摘した[V11006] 。また、CO2圧入ポンプ搭載の示した（東京大学との共同研究として実施）。

その他の報告書 [N16］図1 CO 2 貯留候補地評価フロー
貯留層や遮蔽層の特性を信頼性高く推定するためには、精度の良い地質情報や物性値情報を総合的に評価する必要がある。

図2 CO 2 挙動予測手法のZeroGenの貯留候補地への適用
Z eroGenより提供を受けた地質情報やコア試料を基に、当所が開発した評価フローにより地質・水理構造モデルを構築した。このモデルを用いて1本の坑井に30年間で100万トン圧入した場合のCO 2の分布域を予測した。

①

海底設置型音響トモグラフィー䐟
装置による検知ᾏᗏタ⨨ᆺ㡢

貯留CO2の漏洩箇所の検知・㈓␃CO2䛾₃
絞り込み・特定ὤ⟠ᡤ䛾᳨▱䞉⤠䜚㎸䜏䞉≉ᐃ㡪䝖䝰䜾䝷䝣䜱䞊

② ⿦⨨䛻䜘䜛᳨▱

CO2᤼ฟ※

化学センサ搭載䝰䝙䝍䝸䞁䜾䝇䝔䞊䝅䝵䞁䐠 水中ロボットにὒୖ䝥䝷䝑䝖䝩䞊䝮
Offshore Platform

観測機器による④䝰䝙䝍䝸䞁䜾ほ ᶵჾ䛻䜘䜛
≉ᐃ䛸≧ἣほᐹ⯪䐡㻘䐢 ಙྕ䜿䞊䝤䝹䐡 特定と状況観察

海中CO2の拡
散挙動の観測・ᾏ୰CO2䛾ᣑモニタリングᩓᣲື䛾ほ 䞉ほ໬Ꮫ䝉䞁䝃ᦚ㍕
よる絞り込みỈ୰䝻䝪䝑䝖䛻
③ 䜘䜛⤠䜚㎸䜏ほ㢮䝟䜲䝥䝷䜲䞁䐠 Ỉ୰䝻䝪
Ỉ୰䝻䝪䝑䝖
䝑䝖
CO2

䐢 曳航式観測シス
テム、採水などに᭥⯟ᘧほ 䝅䝇
よる定期的観測䝔䝮䚸᥇Ỉ䛺䛹䛻

ᶵჾ

䐣⮬ື᪼㝆
䐟
㡢㡪䝖䝰䜾䝷

⑤ 䜘䜛ᐃᮇⓗほ䐣 海底設置型自動

㈓␃䛧䛯
CO2

ᾏᗏタ⨨ᆺ⮬ື
昇降装置による᪼㝆⿦⨨䛻䜘䜛
継続的観測⥅⥆ⓗほ

左：海中でのCO 2 検知モニタリングフロー

右：モニタリング時のイメージ

図3 海洋中CO 2 モニタリング手法の構成
海底での音響トモグラフィーによるCO 2 漏洩箇所の検知、無索海中ロボットなどによる漏洩箇所の絞り込み、曳航式観測システムによるモニタリングの手順で進める。

59

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

需要地系統の需給一体化運用・制御

背景・目的

主な成果

太陽光発電（PV）を中心とした分散形の再生可能エネルギー電源の導入が加速される見ドの連携による需給一体形の運用技術の開発が期待される。

通しにある。これら分散形電源の電力系統へ

本 課 題では、分 散 形 再 生 可 能エネル ギーの 導 入 拡 大に対しては、電 圧 変 動 の 抑 制 技

電源の電力系統への円滑な導入と有効活用

術や事故時の保護協調技術などの配電線レを図るため、需給一体形の制御を取入れた需

ベルでの基本技術の確立とともに、分散形電源

要地系統＊1 の運用・制御に関わる技術を開発の有効活用技術を含めた需要サイドと供給サイする。

1

配 電 系 統 総 合 解 析ツー ル の 開 発

PVの連系や高圧需要家の力率改善用コンに系 統 回 路を作 成でき、配 電 線 用自動 電 圧

デンサ（SC）による配電線の電圧上昇等の、調整器（SVR）や無効電力補償装置（SVC）な

近年顕在化している課題に対応するため、配どの 系 統 側 制 御 機 器に加え、分 散 形 電 源 の

電現場での種々の課題に対して現象解明と電圧上昇抑制機能や需要家側のSC投入・開放対策立案を支援する配電系統総合解析ツール

機能なども模擬可能である。また高圧系統、を開発した。本ツールは、汎用PC上でグラフィ

低圧系統の潮流・電圧の経時変化を明らかに

カルユーザインターフェース(GUI)により容易することもできる（図1）[R11025] 。

2住 宅 用 P V の 不 平 衡 大 量 連 系による配 電 線 電 圧 管 理 へ の 影 響 評 価PVなどの容量の大きい単相機器が大量に合があること、またPV導入率＊2 が40％を超える接続された場合を対象に､配電線の電圧不平と、電圧上昇抑制機能によりPV出力が抑制され衡への影響を解析した。その結果、三相一括でる需要家軒数が顕著に増加することなどを明ら制御するSVCでは電圧適正化が困難になる場

かにした
（図2）
[R11026] 。

3

HP式給湯機と電力貯蔵装置によるPV余剰電力活用のための需要地系統運用法の開発

PV大量導入により、電力系統大で余剰電力

電力量を一定に保ちながらヒートポンプ(HP)式が発生することが予想されており、これに対応給湯機を運転させる方式（図3）を取り入れ、全する電力貯蔵装置の容量が不足する場合は、体の抑制電力量を最大限低減させる需要地系

PV出力に上限値を与え、出力を抑制することも

統大の出力上限値決定法を提案した(図4)。シ

検討されている。この対策として、電力貯蔵装置

ミュレーションにより抑制電力量を効果的に削に貯蔵される電力量が変化しないように逆潮流

減できることを検証した（図5）[R11030] 。

＊1 分散形電源の大量導入のため当所で提案している新たな配電システム。パワエレ機器、蓄電池等の導入、活用を考慮している。
＊2 配電線設備容量(kW)に対する導入量(kW)の比率（単位:％）。

60

その他の報告書 ［R11035］

系統回路入力画面

出力の種類（グラフ、表）・配電線電圧・電流・潮流（高圧・低圧）
・分散形電源出力電力、負荷電力・各制御機器の動作- 変圧器タップ、SVR、SVC、SC- PV制御動作実行◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
図1 開発した配電系統総合解析ツールの◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
系統回路入力画面と出力の種類◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
図1◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯

負荷パターンⅠ
負荷パターンⅡ
負荷パターンⅢ

14

線間電圧の差の最大値 [%]

出力抑制需要家数の割合 [%]

16
12
10
8
6
4
2
0
0

20

40
60
PV導入率 [%]

80100(a) 配電線線間電圧の差の最大値

負荷パターンⅠ：
PVが高圧配電線全区間
（8区間）
に三相
平衡連系
負荷パターンⅡ：P Vが各区間で三相不平衡連系(一つの線間のみに連系)、ただし配電線全体では三相平衡
負荷パターンⅢ：

40
負荷パターンⅠ
負荷パターンⅡ
負荷パターンⅢ

35
30
25
20
15
10
5
0
0

20

40
60
PV 導入率 [%]80

PVが配電線全体で同一の線間のみに連系

100(b)PV出力を抑制する需要家の割合

図2 PV連系量の三相不平衡の程度と線間電圧の差の最大値、出力抑制需要家割合との関係
PVが三相に不平衡に連系されるほど､電圧不平衡が増し､PVの出力抑制も増える。

抑制電力量
（低減）
電力

出力上限値
PV

逆潮流電力量 A

HP 式給湯
機運転

負荷
3:00

6:00

9:00

12:00 15:00 18:00 21:00

発電機会損失率(配電線全体) [%]図3 HP式給湯機の運転により抑制電力量を低減する様相

翌日PV出力上限値決定手順① PV出力上限値（HP給湯機昼間運転
なし）
を設定し需要家に通知。

HP消費電力量が抑制電力
量 以 上となり、逆 潮 流 電 力
量が減少
逆潮流電力量の減少分② 同上限値にもとづき各需要家が作成するHP運転計画を収集。
③ HP消費電力が抑制電力を上回る需要家（右図）
が一部存在し、全体で逆潮流電力量が減少する場合は、同減少量が0に近づくようにPV出
力上限値を増加。

図4

7

電力

逆潮流電力量一定の条件で、HP式給湯機の消費電力分だけ
出力上限値を上げる。

HP 式給湯
機運転

3:00

6:00

逆潮流電力量 出力上限値
PV
負荷
9:00

12:00 15:00 18:00 21:00

提案する需要地系統の翌日PV出力上限値決定手法の概要

シミュレーション条件

65

約 60％低減

約 90％低減432
10
HP式給湯機なし

HP式給湯機あり

HP式給湯機あり（提案手法）

・住宅地域 (低圧需要家数：1284軒)
・1軒のPV定格容量：3kW
・PV出力上限値：PV定格容量比75％
・HP式給湯機：PV導入需要家に設置
・季節：中間期（4～5月）※発電機会損失率＝(抑制電力量)/(PV可能発電電力量)×100[%]

図5 提案方式による配電線全体のPV発電機会損失率の低減効果(出力抑制日の平均)の概要
提案手法を導入することにより､HP給湯機の運転によりPVの出力抑制を効果的に低減することができる。

61

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

次世代通信ネットワークシステム

背景・目的

電力用通信ネットワークシステムは、発送

本課題では、スマートメータや分散形電源

配電設備の運転自動化用通信を主体に既になどを一 体 的に連 携し得る需 要 地 系セキュ十分に整備されているが、スマートメータをア通信ネットワーク、設備保全業務を高度化

含む需 要 家 系 の 通 信や設 備 保 全・監 視 用 のする設備監視用センサネットワーク、汎用的通信は整備が不十分である。また、系統保護

なIPに対応した広域・高速制御ネットワーク

関連の通信は独自の方式であり、汎用的なIPについて、要素技術を統合するとともに、設計（ インタ ー ネットプ ロトコ ル ）などの 近 年 の手法やツールを開発する。

通信方式に対応していない。

主な成果

1

需 要 地 系セキュア通 信ネットワークの 伝 送 特 性 評 価・設 計 法 の 提 案

スマートメータ用マルチホップ無線方式に集合住宅向け通信などへの適用可能性のおけるメータ～メータ間、メータ～集約局間あるkHz帯PLC（電力線通信）方式について、の無線伝搬路の伝搬特性を測定し、回線設計

多分岐線路における伝送損失の簡易計算手法に適用可能な地域種別（住宅地、商業地、郊外）を提案した。表計算ソフトなどで容易に計算でや伝搬路の状況（遮蔽物の個数や道路幅など）きる近似式を導出し、実用上十分な精度（厳密に応じた 伝 搬 損 失 推 定 式を開 発した（ 図 1 ）

計算値に対し数dB以内の誤差）を有している［R11031］。

ことを確認した［R11001］［ R11015］。

2

設 備 監 視 用センサネットワークにおける光 給 電センサ 方 式 の 検 証

当所で提案している遠隔光給電を用いた多情報収 集 が 可 能であることを室 内 実 験によ点光センサ方式は、現地電源が不要で、送電線り確 認した。また、複数のノードを自動的に巡などの広域にわたる設備の監視を可能とするも回して、情報を定期的に取得できることも、併せのである（図2）。このプロトタイプシステムをて確認した。さらに、現地表示型の地絡点検知設計・試作し、動作検証を行った。光ノードの低器の遠隔監視にも応用可能との見通しを得た

電力化により、23km先までの光ノードのセンサ［R11014］。

3

広 域・高 速 制 御 用 I P 系ネットワークの 開 発と信 頼 性 評 価

汎用的なIP技術が有する接続の容易さに、

護システムの信頼性を評価し（表1）、目標と高 いリア ル タイム 性と信 頼 性 を 付 加した 、するシステム不稼働率を満足するためには、光低コストで高性能な電力な系統保護制御シス

通信回線とマイクロ波無線による2系列ネッテムを構築可能にする通信ネットワーク方式をトワークが望ましいことを示した［R11032］。

開発した。IP系ネットワークを用いた系統保62

その他の報告書 ［R11024］［R11029］

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図1
伝搬損失の距離特性と近似曲線（950MHz帯、集約装置～メータ間）◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
遮蔽物の個数と道路幅で分析した伝搬損失特性をそれぞれの伝搬損失係数n（距離に対するべき乗指数）を用いた◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯
近似式で表した。
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図1

図2 遠隔光給電を用いた多点光センサシステムの構成（送電線監視への適用イメージ）
監視局の給電用光源により、遠隔の光ノードへ給電するため、現地の電源設備が不要である。監視局では、光ノードを制御する信号光を送信し、各種センサ情報などで変調された戻り光を受信する。

システム不稼働率（目標値 1×10 －7）

系統保護システム構成
2 系列光ネットワーク（経路単位で同時障害発生を仮定）

経路A

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Ry

SW

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R

R

R

R

経路B

Ry

系統保護リレー装置

SW

L2スイッチ

R

SW

Ry

R

SW

Ry

R

IPルータ

常用ルート

光とマイクロ波無線の各 1 系列ネットワーク（マイクロ波無線回線
は 50km × 4 中継に
固定）

予備ルート

R
Ry

SW

Ry

SW

R

R
R

R

SW

Ry

SW

Ry

マイクロ波無線装置

図3 IP系ネットワークを用いた系統保護システムの信頼性評価結果
光ネットワークでは完全に別経路での2系列化は難しいため、中継数や伝送距離に制限がある。片系列ネットワークにマイクロ波無線を使用すれば、系列間の同時障害発生はないため目標不稼働率を満足する。

63

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

日本型デマンドレスポンスの成立性評価
背景・目的

主な成果

近 年 、技 術 開 発 が 進 んでいるエネル ギー

本課題では、ピークカット型DRに加え、太陽

マネジメントシステムを活用したデマンドレ

光発電（PV）大量導入時の系統安定化や遊休スポンス（DR）プログラムが、米国で運用さバッテリー の 活 用 、負 荷 造 成 などといった 、れ始めた。わが国でも、短期的には東日本大DRプログラムの新たな利用可能性について、震災による電力供給力不足のため、中長期的

そ の 受 容 性や 電 気 事 業にとっての 費 用 対 効には従来供給側のみで行っていた系統安定果の分析を通じて、我が国の需給構造に適し化対策や信頼度維持などのため、DRプログ

たD R プログラムが 成 立しうるかどうかにつラムに対する期待が高まっている。

いて分析・評価する。

1

B EM S 設 置ビ ルにおけるDR 導 入 可 能 性に関する基 礎 検 討＊

BEMS（ビル・エネルギー管理システム）設

点、③BEMSによる制御可能性の3つの視点

置済みの実在するオフィスビルとショッピン

から評価したところ、執務エリアや店舗の共

グセンター（各1件）を対象に、シミュレーショ

有部の照明間引きによる負荷削減効果が大

ン分析やビル管理者の聞き取り調査に基づい

きく、かつ 重 要 度も高く評 価された（ 表 1 ）。

て、負荷削減型DRに参加可能かつ有用な空

震 災 前 は 、同 エリアの 照 明 間 引きは 実 施 困

調・照明用途の負荷制御方策を探索した。各

難な節電方策であったが、震災後、節電対象

方 策 を 、① 系 統 側 の 視 点 、② 需 要 家 側 の 視に含めることに抵抗感が小さくなっている。

2

産業用需要家における需要スケジューリング支援ツール(OPTLOAD)の作成

産業用需要家を対象とし、最大消費電力を計画で決められた回数の設備利用をこなすこ

削減する方策として、独立運用されていた複と、およびエネル ギーコストと労 働コストで数 の 大 規 模 需 要 設 備 の 稼 働 計 画 調 整（スケ構 成される週 間コストを最小化することが考ジューリング）の支援ツール（図1）を作成した。

慮されている。なお、本ツールは消費電力を機

本ツールでは、複数の設備の週間スケジュール

器毎に把握している産業用需要家に適用可能を調整することにより、最大電力を削減しつつ

である。

3

需 要 家 周 辺 の スマートグリッド国 際 標 準 の 分 析と動 向 把 握

我が国のDRの普及に大きな影響を及ぼすて発表される予定である（図2）。また、経済産業

国際標準化に関して、欧米における需要家関省スマートメータ制度検討会でも紹介された、連の標準化団体の動向を整理した。DRの標

エネルギー利用情報の第三者アクセスのため

準は、従来のOpenADR（Open Automatedの規格であるOpenADE（ Open Automatic

D e m a n d R e s p o n s e ）が 、後 発 の 、より

Data Exchange）は、第三者がエネルギー

広範囲な電力取引に対応可能なEnergy

情報サービスを提供するた め の 規 格 で あるI n t e r o p e r a t i o n（ E I ）に集 約され、最 新 のGreen Buttonへと引き継がれ、実装を含めOpenADR2.0は、EIの一部を反映したものとした展開がなされている。

＊ ㈱azbil（旧㈱山武）との共同研究により実施。
64図1◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯◯

表1 負荷削減型DR方策の重要度評価出典）黒 崎ほか，
BEMS設置ビルにおけるデマンドレスポンス導入可能性に関する基礎検討（その２）－検討結果，
分析手法の課題.
第28回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演論文集. 2012, p165-168.

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図1 スケジューリング支援ツールOPTLOADの計算フロー

図2 OpenADRと関連標準の集約動向
Energy Interoperation（EI）は、カレンダー情報
WS-Calendar、 エネルギー利用情報・需要家機器
情報Energy Usage, Facility、エネルギー価格情報
EMIXを利用・参照している。近日中に発表が予定されている最新のDR規格であるOpenADR2.0は、
E I の 一 部 分を参 照し、さらに機 器 認 証 手 順 などを追加した規格となっている。
出典）山口ほか、需要家サービスにおけるOpenADEの役割.
電気学会生産設備管理研究会PFC-12-003. 2012を修正

65

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

需要地系統と協調した基幹系統の運用

背景・目的

将 来 、電 力 系 統に発 電 出 力および そ の 変動が予測しにくい再生可能エネルギー電源が 大 量に導 入された場 合 、周 波 数や 電 圧 な
どの 電 力 品 質 の 低 下 が 懸 念される。これまで、電力品質を維持するための需給バランスの維持は基幹系統の電源（系統電源）により行ってきた。これに対し、太陽光発電（PV）を主体とする分散形電源が大量に導入された
場合には、需給のバランスを保つためにより多くの調整能力が必要となるため、系統電源に加えて需要地系統からも調整能力を提供

本課題では、PVが大量に導入された場合に必要となる予備力として、系統電源に加えて蓄 電 池などの 需 要 地 系 統 のリソースを活用することを考える（図1）。その適切な組み合わせを経済性の面から検討するためには、需要地系統のリソースの活用により、系統電源の利用がどのように変化し、運用コストがどの 程 度 低 減 するかを明らかにすることが重 要 で あり、この ため の 評 価 手 法を開 発 する。

することが考えられる。

主な成果

1

予 備 力 確 保における需 要 地 系 統 のリソース活 用 効 果 の 評 価 手 法

PV大量導入下において、需要地系統のリ本手法の主な特長は以下の通り。

ソースを用いてPV出力予測誤差を補償する

1)誤差補償に活用する需要地系統のリソーことで、系統電源が確保すべき予備率、系統

スの設備容量（kW、kWh）と系統電源の電源の利用率がどのように変化するかを、需利用率改善 の 関係を明確にできる。これ

給運用シミュレーションにより評価する手法

により、需要地系統のリソースを予測誤差を提案した [R11013] 。ここでは需要地系統の補償に用いることの効果等を判断できる。

リソースはPVの出力予測誤差が一定レベル以2)系統電源の発電運転中の利用率（出力の上となる場合にそれを補償すると想定した。

定 格 出 力に対 する比 率 ）を指 標とすることで、系 統 電 源 の 運 用に着目した評 価 ができる。

2

提 案 手 法による試 算

5月休日断面について、赤城試験センターで予測誤差が大きい場合には小容量の貯蔵設備の 日 射 強 度 の 計 測 値 を 基にした 想 定 の P Vであっても補償による効果が得られる、等の結出力等を用いて、提案手法により試算を行った

果が得られた。

（表1、図2）。本試算での想定条件の下では、

66

図1 PV大量導入下での需給バランス維持のための調整能力の提供

表1 試算での主な想定条件■予 測誤差が小さいほど、また需要地系

統 のリソー スで 予 測 誤 差 を 補 償 する

ほど、運転中の電源の利用率が高くなる（発電効率も高くなる）。

■本 試算でのPV出力予測誤差が大きい

ケースでは、小容量の貯蔵設備を誤差
補 償に用 いた場 合でも系 統 電 源 の 利

用率が改善（図中の円で囲んだ部分）。

図2 PV出力予測の誤差補償のための需要サイドの設備量と系統電源の利用率の関係の試算結果

67

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

需要地系統用次世代機器

背景・目的

電 力 流 通 設 備 の 高 経 年 化 が 進 んでおり、有 する革新的な電力機器開発が望まれる。

至 近 年に大 量 のリプレー ス時 代 を 迎 える。

本課題では、リプレース時の次世代技術メ

一方、安全や環境への関心が高まっており、ニューとして提案するため、短絡電流を抑制

電力流通技術もこれらの情勢変化や新たなすることで 系 統 構 成 上 の 制 約を低 減 できる

ニ ー ズに適 切に対 応 する必 要 が ある。この超電導限流器、ならびに社会受容性の高い環

ため、リプレース時に導入する次世代電力機

境調和型変電所機器の基本技術を確立する。

器として 、より高 い 防 災 性と環 境 調 和 性 を

主な成果

1

短 絡 電 流を抑 制する超 電 導 限 流 器 の 開 発高電圧化に適し、基幹系統への導入も期待用いているCIP（冷間等方圧加工）装置の最で きる 磁 気 遮 へ い 型 超 電 導 限 流 器 に 用 い

大印加圧力150MPaにおいて2400A/cm 2

るB i 2 2 2 3 超 電 導 厚 膜につ い て 、製 作 時 のを得た。さらに、限流動作時の超電導体での焼結工程間で行う圧縮成形の圧力を高める

ジュー ル 発 熱により超 電 導 厚 膜 が 破 壊に至ことで 、臨 界 電 流 密 度 ( J C ) を 向 上 できるこるエネルギー量を向上するため超電導厚膜とを見 出した( 図 1 ) 。短 冊 形 状 の 試 料では、を加 圧 する方 式を提 案し、短 冊 形 状 の 試 料250MPaの圧力印加で、想定される実用レ

で2MPaの加圧を行うと、加圧しない場合にベ ル で あ る6 0 0 0 A / c m 2 に近 い J C を 達 成比べて破壊に至るエネルギー量が2～3倍向した 。6 k V や 6 0 k V 級 の 限 流 器 に 用 い るφ

上することを確認した（図3）[H11033] 。

450mm大型円筒体（図2）の試作では、現在

2

ガス絶縁機器は、高い地球温暖化係数を有の接続部が電気絶縁上の弱点になるため、電界するSF 6ガスを使用するため、大気への漏洩シールドを有する接続部構造を提案し、実験おを少なくするよう徹底した管理が行われていよび電界解析により、従来のSF6ガス絶縁方式

る。当所では、SF 6ガスを用いず、CO 2やN 2なに比較し、1.1倍程度の断面寸法で母線接続

どの自然ガスと固体絶縁物で被覆した導体をこを実現できる見通しを得た[H11001] 。また、用いたハイブリッドガス絶縁方式を提案し、特の知見に基づき、300kV級ハイブリッドガスに母線接続部構造（図4）の基本設計を行なっ

絶縁母線プロトタイプモデルを設計・製作したている。ハイブリッドガス絶縁では、被覆導体

（図5）
。

3

68

S F 6 ガスを用 いないハイブリッドガス絶 縁 母 線 の 開 発

防 災 性に優れコンパクトな全 固 体 変 圧 器 要 素 技 術 の 開 発

絶縁油を用いないことによる防災性の向上に

縁性能データを蓄積するための、機器間の接続

加え、コンパクト化も期待できる全固体変圧器に用いる着脱可能なハイパーコネクタ端子をの要素技術開発に関し、
これまでに、60kV級全採用した外層接地型の全固体変圧器モデルを

固体変圧器の基礎設計に資する通電性能や絶試作した。

図1 超電導厚膜の臨界電流密度の圧縮圧力依存特性
短冊形状試料にて、厚膜の焼成温度・焼成回数は同じ条件で、成膜工程途中に加えるCIP（冷間等方圧
加 工 ）の 印 加 圧 力を変 化させたときの 臨 界 電 流 密度Jcの変化。

図3 加圧による超電導厚膜の破壊に至る
エネルギー量の向上効果
短冊形状試料による実験で、超電導厚膜に臨界電流を超える電流を通電し続けたときに、ジュール発熱

により超電導厚膜が破壊に至るエネルギーを測定。

図2 試作した超電導限流器用のφ450mm
大型円筒体

図4 ハイブリッドガス絶縁母線接続部の概念図
高 電 圧 導 体 に厚 み の あ る固 体 絶 縁 被 覆（ 1 0 m m
程 度 ）を施すことで、ガス中 の 最 大 電 界を抑 制し、CO 2 など自然ガスを用いてもコンパクト化が期待で きる。支 持 ス ペ ー サ 内 の 電 界 シ ー ルドにより、被覆導体接続・支持部（絶縁上の弱点部）の絶縁性能低下を抑制。

300kV／4000A
相分離母線（単相分）モデル
・断面：φ140/400mm同軸（被覆厚10mm）
・全長：端部電極含め約3ｍ（導体接続支持スペーサ3区画と端部）

図5 試作した300kV級ハイブリッドガス絶縁母線モデルを設置するタンク外観
被覆導体接続・支持モデルの絶縁破壊特性に基づく電界設計、被覆絶縁物およびガスの熱放散に基づく通電設計

から所要寸法を評価。

69

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

電化厨房設計支援

背景・目的

主な成果

電化厨房は、燃焼ガスの発生がない、調理

利 点である換 気 量 の 低 減による厨 房 空 調 の

機 器 の 効 率 が 高 い 、放 射 熱 が 少ないなどの省エネ効果や空調機器の小容量化の効果が特 長 が あるため、省エネや 環 境 負 荷 低 減に十分に引き出せていない。

貢献できるシステムとして、家庭だけでなく、本課題では、業務用電化厨房の空調・換気

業 務 用にも普 及しつつある。しかし、業 務 用の 省エネ性と温 熱 快 適 性を高 いレベ ルで両電 化 厨 房 の 必 要 換 気 量は、現 状ではガス厨立させるため、厨房の排気効率の正確な測定

房に準じて規定されているため、電化厨房の法を開発し、合理的な必要換気量を求める。

1

業 務 用 電 化 厨 房 の 換 気 性 能 試 験 設 備 の 開 発と排 気 効 率 の 測 定

業務用電化厨房の排気効率（調理機器から発生するオイルミストなどが排気フードに捕られなかった［R11005][V11024］。

集される割合）を正確に測定するため、厨房の調理者の動きで生ずる気流の乱れが排気換気量を精密に調整できる試験設備を開発し効率に及ぼす影響を評価するため、実厨房にた（図１）。また、オイルミストの主たる発生源

おける調理者の撮影画像を詳細に分析して、である鉄板焼き器、揚げ物器、スチームコンベ

調理者の行動パターンをモデル化した。このクションオーブンから発生するオイルミスト

結果に基づき、調理者を模擬した板（擾乱発の粒径分布を模擬できるトレーサオイルミス生板）を、調理者が調理機器の前を実際に横ト発生システムを開発した。この試験設備を切る頻度と速度で動かしても、気流の乱れに用いて、静穏な環境における換気量と排気効

よる排気効率の低下はわずかであった（図２）率の関係を測定したところ、換気量を現行の［R11016][R11023］。

2

業務用厨房のエネルギー消費および温熱環境の計測調査（電化改修前後の比較）

電化改修工事を行った業務用厨房を対象に、機器近傍における極端な温度上昇がなくなり、改修前後の電気・ガス・水の消費量、室内温熱環

厨房内の温熱環境が改善されていることなどが境等の長期間計測を行った。改修によって調理

定量的に確認された（図３）［ R11006］。

370

基準値の７割に下げても排気効率の低下は見

ドイツ技 術 者 協 会（ V DI ）の 業 務 用 厨 房 換 気 基 準 の 調 査

欧州で広く適用されているドイツの業務用厨からの一時的な気流の漏れを許容し、漏れた分房換気基準について、歴史的変遷も含めて詳細

は時間をかけて排気することで必要換気量を大に調査した。調理機器から発生するオイルミスきく抑えている点に特徴がある。このため、厨房トなどを完全に捕集することを想定して換気量

空調の省エネや空調機器の小容量化が可能にが決められる日本の基準と異なり、排気フードなっている［R11004］。

フード排気系統
200～2500m3/h
精度±1%

ファン

トレーサガス濃度測定

超音波流量計天井排気系統50～500m3/h
精度±1%

トレーサガス濃度測定装置
ファン

超音波流量計換気性能試験室
間口6m×奥行き4.5m×高さ3.5m

検出限界6ppb
測定濃度に基づき排気効率を求める。

排気フード
トレーサガス

給気系統
外気200～3000m3/h
精度±1%

調理機器
トレーサガス供給

空調機
給気温度20～35℃（±0.1℃：実績）
給気湿度50～80%（±2%：実績）

ファン

超音波流量計精度±1%（最大流量に対して）

トレーサガス流量調節器
精度±1%（調節流量に対して）

図1 換気性能試験設備の概略
換気性能試験室へ供給する空気の温湿度と量ならびに排気フードから排気する空気の量を精密に調整し、調理機器から発生する湯気やオイルミストなどをトレーサガスによって模擬してフードの排気効率を正確に測定する。

※1既 存 の 擾 乱 発 生 手 法（ 現 行 の 北 欧 規 格 ）における擾 乱 発
生板の移動速度※2実厨房において調理者が排気フード前を横切る速度

図2 擾乱発生板の移動頻度と排気効率の関係
擾乱発生板を調理機器の前で左右方向に往復させ、これによって生じる空気の乱れが排気フードの排気効率に影響を及ぼす度合いを測定した。実際の厨房で調理者が調理機器の前を横切る頻度と速度では排気効率の著しい低下は見られない。

図3 厨房内の温度上昇（夏季）
電化改修によって、厨房内の場所による温度差が小さくなり、調理機器近傍でも極端な温度上昇がなくなった。厨房内の温熱環境の向上が見て取れる。

71

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

高性能ヒートポンプ

背景・目的

ヒートポンプ は 省 エネ ル ギ ー・C O 2 排 出
量 削減に有効であり、空調用エアコンや給湯初めて商品化した。エコキュートの愛称で普及が進んでいる。

用機器として普及しているが、さらなる高効率

本課題では、各種エコキュートの性能評価化、新たな分野への適用拡大、低GWP（地球を行 い 、効 率 の 優 れたエコキュートの 開 発・温暖化係数）冷媒ヒートポンプの開発が望ま普及を支援するとともに、低GWP冷媒を利れている。当所は、CO 2ヒートポンプの基礎用した空調用ヒートポンプや産業用高温ヒー

研 究 の 成 果をもとに、電 力・メーカと共 同でトポンプ実用化の可能性を評価する。

家 庭 用 C O 2 ヒ ートポ ン プ 給 湯 機 を 世 界 で

主な成果

1

各 種エコキュートの 性 能 評 価

当所では、エコキュートの高効率化と普及

そこで、先ず、日消費電力量を待機電力量と拡大を目指し、ヒートポンプ性能評価試験設ヒートポンプ の 単 体 消 費 電 力 量 に分 け 、さ備を活用して、コンパクトタイプも含む一般

らに、単 体 消 費 電 力 量を、定 格 消 費 電 力 量 、

地 仕 様をはじめ 、寒 冷 地 仕 様 の 性 能 評 価をヒートポンプ 運 転 時 の 高 温 出 湯および 高 温

行ってきた。さらに、2011年度は、暖房も可

入水により発生する消費電力量の3種類に切

能 な 多 機 能タイプ の 試 験を行 い 、システム

り分ける手法（図1）を提案し、この手法によ

COP（日給湯暖房負荷／日消費電力量）を評り、システムC O P低 下 要 因 の 定 量 的な分析価した。本タイプでは、給湯および暖房負荷のが可能であることを確認した。

大きさとバランスが性能に大きく影響する。

2

C O 2ヒートポンプ 式 温 水 暖 房 機 の 開 発

寒冷地では、家の全室を温水で暖房するセ共同で開発した（図２）。開発機は、2元加熱サントラルヒーティングシステムが広く普及し－20℃の外気温でも70℃の高イクル＊により、ており、この市場向けに、「 CO 2ヒートポンプ

温温水製造が可能である。

式 温 水 暖 房 機 」を、北 海 道 電 力 、サンデンと3

産 業 乾 燥 用 小 型ヒートポンプ の 開 発
洗 浄 後 の 部 品 乾 燥 など の 産 業 プ ロ セ スてきた 空 気 加 熱 C O 2 ヒートポンプ に 関し、で は 、電 気 ヒ ー タ ー 加 熱 に よ る 高 温 空 気

商品機を念頭に、試作機を設計・製作し、ヒートが 多 用 さ れ て おり、省 エ ネ ル ギ ー 性 の 高

ポンプ性能評価試験設備を用いて評価した。自い ヒ ートポ ン プ 技 術 を 活 用した 機 器 が 求

動制御運転モード下で、100℃の高温温風を、めら れ て い る 。エコ キュート開 発 で 培った3kWの熱出力、3程度のCOP（熱出力／消費電技 術 を 基 に 、2 0 1 0 年 度 から 開 発 を 進 め力）で製造することができた（図３）［ M11005］。

＊ 低 温側と高温側それぞれ別 の 2台 のヒートポンプを直列に接続したもの 。低外気温で高温出力が必要な場合や超低温を作る
場合に採用される。
72

図1 エコキュートのCOP低下要因分析手法の提案
図は、お湯の沸上開始から終了までの、高温出湯および高温入水によって生じるヒートポンプ単体の消費電力量の増加量を模式的に表現したものである。標準出湯温度における定格運転が最も消費電力量が少なくて済む（E 1 ）。
しかし、実際の運転では、給湯・暖房負荷に応じて貯湯熱量を確保するために出湯温度が上昇したり、余った湯の再沸き上げや貯湯熱量の確保のため入水温度が上昇したりするため、消費電力量の増加を招く（△E 1、△E 2 ）。これらの影響を切り分けることでシステムCOP低下要因の定量的な分析が可能になった。本手法は、多機能タイプのみ
ならず、各種エコキュートの性能分析にも適用できる。

COP,熱出力(kw),消費電力(kw)

4

COP

3

熱出力

試作機
空気入口温度25（℃）
熱源水温度30
（℃）

2

1

0

消費電力

65

70

75

80

85

90

95

100

空気出口温度（℃）

図2 当所のヒートポンプ性能評価試験設備に設置した寒冷地向けCO2ヒートポンプ式温水暖房機

図3 空気加熱CO2ヒートポンプ試作機の性能特性
試験結果

大きさ：(幅)828×(奥行)283×(高さ)1280mm

図の横軸は空気出口温度、縦軸はCOP、熱出力、消設置し、デフロスト等の制御方式を開発した。

でも、3程度のCOPが得られている（図中赤丸）。

当所は、試作機をヒートポンプ性能評価試験設備に費電力である。100℃の 高温空気を製造した場合

73

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

低損失パワー半導体

背景・目的

主な成果

プラグインハイブリッドカーや電気自動車、高電圧化が期待できるSiCパワー半導体の実

IH機器、ヒートポンプ式給湯機などの電力変用化が、これらの課題の解決に向けて期待さ換・制御や、エネルギー最大利用のための電れている。

力安定制御において、半導体電力変換の高効率本課題では、高電圧・低損失電力変換機器

化、
コンパクト化が共通重要技術課題である。

の実用化を視野に、低欠陥SiC単結晶の生産

従 来 の S i 半 導 体に比 べ て 、より低 損 失 化 や技術の開発や高電圧素子の特性向上を目指す。

1

欠 陥 低 減プロセス の 最 適 化

高 耐 圧 特 性 、低 損 失 通 電 特 性を満 足する＊１

SiCスイッチング素子（SiC-IGBT

処理法は、炭素空孔型点欠陥を削減してキャ）に向け

リア寿 命を向 上させるための 後 処 理プロセ

＊2のスで あり、炭 素イオン注 入 後 の 熱 処 理 温 度

SiC単結晶層（エピ膜）を得ることが必要となを1600℃とすることで、厚エピ膜の上層部る。高圧系統に利用が可能な耐電圧13kV相

100µm以上の領域において、炭素空孔型点

当の厚い膜厚（約140µm）と低い窒素ドーピ

欠陥は検出限界以下までに除去された。そのて 、厚 膜 か つ 高 純 度 で 高 キャリア 寿 命

14-3cm ）を有する厚エピ膜

結果、未処理では2µs以下であったキャリアを作 製し、当 所 が 開 発した炭 素イオン注 入・

寿命を、13kV相当で必要な5～10μsを超えング濃度（3×10
熱処理法

2[1][2]

を各 種 条 件にて適 用した。本

る12.8µsにまで向上することができた(図１)。

欠陥の転換手法の開発

IGBTなどのバイポーラ型SiCデバイスの通[3]TEDに転換したことを確認した
（図2）
。また、

電特性の劣化要因となる転位欠陥（基底面転転換条件の最適化やメカニズムの解明に役立

位:BPD）
はAr中で高温熱処理することで低減

つSiCエピ膜中の転位観察手法として、放射光することが明らかになった。これは、BPDを劣化

X線マイクロビームを用いた3次元トポグラフィ

要因とならない他種の転位欠陥（貫通刃状転位:（放射光X線3Dトポグラフィ）観察技術の開発

TED）に転換できる新しい手法であり、放射光を進め、BPD-TED転換部の立体像
（図3）
を得る

X線トポグラフィ観察を通じてBPDの先端部がことに成功した。

本研究の一部は、
総合科学技術会議により制度設計された最先端研究開発支援プログラムにより、
日本学術振興会を通して助成された。
＊１ Insulated Gate Bipolar Transistorの略称。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
＊2 平衡状態よりも過剰な電子と正孔が消滅するまでの時間を表し、高寿命にすることにより低損失通電を得ることができる。
関連特許出願、学術論文[1] 特願2008-53667号「SiC結晶の質を向上させる方法およびSiC半導体素子」[2] L. Storasta and H. Tsuchida, Applied Physics Letters 90, 062116 (2007).
[3] 特願2011-118419号「炭化珪素基板、炭化珪素ウェハ、炭化珪素ウェハの製造方法および炭化珪素半導体素子」
74

図1 炭素イオン注入・熱処理プロセスにおける熱処理温度に対するエピ膜のキャリア寿命の変化
炭素イオン注入・熱処理プロセスの適用において、熱処理温度を1600℃とすることで、エピ膜のキャリア寿命を12.8µsにまで向上することができた。

図2 高温熱処理によるBPDからTEDへの転換(a)熱処理前、(b)1800℃熱処理後の放射光X線トポグラフィ像。熱処理によって、BPDの先端部がTEDに転換したことが確認される。(c)高温熱処理によるBPDからTEDへの転換の模式図。

Z

㌿᥮㒊

㼀㻱㻰

y
㻮㻼㻰
10μm

x

図3 BPDからTEDへの転換部に対する放射光X線3Dトポグラフィ像
BPD-TEDを側面から観た放射光X線3Dトポグラフィ像により、BPDがTEDに転換する立体様相の観察に成功した。

75

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

低損失コンパクト電力変換応用機器

背景・目的

主な成果

低炭素社会の実現や再生可能エネルギー

ギ ー の 導 入 拡 大に向けて、新 型 直 流 送 電シ

導 入 拡 大を含む電 力 の 安 定 供 給にお いて、

ステムの開発・適用による電力供給システム

パワーエレクトロニクスのイノベーションがの安定性向上が考えられる。

果 た す 役 割 は 大 き い 。そ の 可 能 性として 、本課題では、パワーエレクトロニクス・シス

S i Cデバイスの 適 用による電 力 機 器 の 大 幅

テムのシミュレーション技術、制御技術の開な 低 損 失 化・小 型 化と制 御 の 高 機 能 化 が あ発に基づく、SiCデバイス適用機器の実用化る。さらに、最近クローズアップされている、開発を実施するとともに、今後のニーズに応系 統 連 系 の 強 化 、お よ び 再 生 可 能 エ ネ ル

える新型直流送電システムの開発を行う。

1

既 存 の S iCデバイスを用 いた配 電 系 統 用 S T A T C O M の 開 発

早 期 の 実 用 化 を 目 指し、既 存 の S i CとS i

定常運転状態において実用レベルの性能でデバイスを組み合わせた6.6kVトランスレスあることを確認した。なおこれは東芝との共

STATCOM＊１の 試 作 機を開 発した（ 図 1 ）。

同研究により得られた成果である。

＊2

試作機では、複数電圧カスケード変換器構成

この 試 作 機 開 発 成 果は、系 統 事 故 時 の 制の適用により6.6kV直接出力を実現し、さらに御 性 能 の 検 証 と 、当 所 開 発 の シ ミュレ ー

変換器のパルス制御方式を工夫することでションモデ ル [R11028] による設 計 最 適 化を

連 系 フィル タ の 小 型 化 と 損 失 低 減 を 実 現行うことにより、柱上設置容器に実装した実

した 。この試作機による基本性能検証試験を証機の開発に利用できる。

実施し、重要な制御機能である無効電力制御と、段間および相間の直流電圧のバランス制御が、

2

新 型 直 流 送 電システム の 提 案

従来の自励式直流送電システムは、直流線路

半導体スイッチを用い[R11021] 。もう一つは、事故時に、変換器を停止しても事故電流が継続た高速な直流遮断器＊4により、直流事故区間

して流れることから、交流遮断器を用いて事故を切り離す方式である（図2）
これら[R11018] 。

を除去する必要があった。このため、送電再開

により、直流線路事故時にも高速な送電再開がまでに要する時間が長く、架空送電線区間の可能となる。前者は、既存の他励式システムのある直 流 送 電 へ の 適 用には 、雷 事 故 等 から制御保護技術が利用できることから短期間で実の迅速な復旧に課題があった。この解決策とし用化可能であり、後者は、事故区間のみを切り離て、二つの方式を提案した。一つは、フルブリッ

しできるため、将来の直流多端子系統への適用＊3

ジセルMMCを適用し、変換器制御により直に有効である。

流事故時の事故電流を抑制する方式である＊1 STATic synchronous COMpensatorの略称。自励式変換器を用いた無効電力補償装置。
＊2 異なる直流電圧の単相インバータモジュールを、複数個直列接続して大容量の変換器を構成する回路方式。
＊3 同 一セル（モジュール）を多段接続することにより構成する変換器をMMC (Modular Multilevel Converter)と呼ぶ。
フルブリッジセルMMCとは多段接続するセルにフルブリッジ（単相インバータ）
セルを用いたものである。
＊4 純粋な半導体スイッチのほか、高速な機械式スイッチと半導体スイッチを組み合わせた方式も考えられる。

76

その他の報告書 ［R11027］㐃⣔㟁ᅽ㸸N9ኚ᥮ᐜ㔞㸸N9$⪏⇕N96L,*%7
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┤ὶ㟁ᅽ9
図1 SiCとSiを組み合わせたトランスレスSTATCOM試作機(定格6.6kV、100kVA)
スイッチング特性に優れた1.2 kV SiC-JFETと、導通特性に優れた4.5kV Si-IGBTを組み合わせたフルスケールのSTATCOM試作機を開発し、基本性能の検証試験を行って、設計どおりの動作を確認した。

図2 提案する直流遮断器を用いた自励式直流送電システムの構成
直流遮断器の高耐圧化を行うため、半導体デバイスを用いたスイッチ[a]に、分圧を均等に保つための回路[b]を付加し、複数のスイッチの直列接続を可能とした。また、電流遮断に伴うサージ電圧を抑制するため、事故電流をバイパスする環流ダイオード[c]を接続し、事故電流を緩やかに低減可能とした。

77

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

二次電池利用

背景・目的

地球温暖化問題の対策としては低炭素電部 門 の 電 化に向けて住 宅 用 のヒートポンプ

源の確保と省エネルギーの推進が重要であ（HP）式給湯機併設の蓄電システムを提案す

り、後者ついては、CO 2 排出とエネルギー消る。また、運輸部門では、電気自動車（EV）普費が増えている民生部門と運輸部門の電化及拡大に資する方策を示すとともに、安全でが有効である。

利便性の高い充電に関する技術開発を行う。

本課題では、二次電池技術を活用して、民生

主な成果

1

民 生 用 需 要 家 向けH P 式 給 湯 機ハイブリッド蓄 電システム の 開 発

外気温、HP起動停止、貯湯タンクからの放る貯湯制御を、従来の1日単位の管理でなく、熱等の技術的要因に加え、時間帯ごとの電気

貯湯残熱量の時間帯変化に対応した制御と料金差も考慮した蓄電システムの最適運転することで、より効率的で電力量料金の負担制御法を考案した。本制御法ではHP運転によが増加しない運転が期待できる。

2

EV 普 及 促 進に向けた研 究 開 発

1.交通シミュレーションを利用した充電インフ
ラ設置効果解析手法の高度化

2.電費シュミレーションモデルの開発
走行可能距離の把握を目的に、市販されてEVは一充電走行距離がガソリン自動車に比いるEVの実走行データをもとに、動力回生とべて短いことがその普及を阻害しており、充電

高低差を考慮した電費＊シミュレーションモデ

スタンド整備や走行可能距離の把握、活用方法

ルを開発し
（図１）
、電池搭載量の増加に対するの拡大などが普及促進のために重要になる。そ走行距離と電費の変化を明らかにした（図２）のため、全国の充電ステーションの設置状況や[M11023] 。

営業時間等をデータベース化し、EV走行中の電池切れへのそれらの影響を、当所で開発した
EV交通シミュレータにより、明らかにした。
3.双方向非接触充電技術の開発

4.EV普及ポテンシャルの調査

EVの蓄電システムとしての利用（Vehicle to

EVの普及ポテンシャルを把握するために、

home：V2H）に向けて、当所開発の双方向非接「航続距離の短さ」「 費用の高さ」「 充電設備設

触給電回路を用いてEVから屋内に電力を供給置の必要性」の観点からEV購入意向調査を行っするシステムを試作した。非接触給電を介し、市た。航続距離が300km程度では、ガソリン車と販の家庭用PVのパワーコンディショナー
（PCS）

本体価格差無しでも購入希望は2.3％に過ぎを活用することで、1.2kW（最大効率92%）までず、普及拡大には、航続距離の延伸、車両価格

安定して電力を供給できることを確認した（図３）

低下、自宅での充電設備設置に関する理解など[H11028] 。

が欠かせないことを明らかにした[Y11032] 。また、EVの蓄電機能の普及については、機能を付加する設備価格の低下も重要なことを明らかにした[Y11021] 。

78＊ 単 位電力量あたりの走行距離。

図1 走行データからの電費とシミュレーション結果の比較
当所で開発したシミュレーションモデルで、極端な渋滞（No.1-1)と山間部（No.3-2）を除いて、電費（充電端）
実測値に対して±10%の精度で予測することができた。Dモード：通常の走行、Bモード：回生エネルギーの回収を多くした走行。

EV側回路

パルス
発生器

双方向
共振回路

図2 一充電走行距離延伸の可能性
EVの性能向上を想定して、電池容量をパラメータ

として、車両重量増加を考慮した一充電走行距離延伸の可能性を検討した（走行条件は図１のNo.2-3）。

一般住宅側回路

双方向
共振回路

EV用
インバータ

パルス
発生器

インバータ

(DC201.6V)

双方向
チョッパ

(DC300V)

EV用
バッテリ

家庭用
パワコン
(AC100V)（左図）実験装置の構成

自立運転（右図）非接触給電コイル

図3 家庭用PCSへの非接触V2Hシステム
双方向非接触給電回路を用いたV2H（Vehicle to home;車両から屋内への電力供給）
システムを試作。非接触給電を介して、市販の家庭用PCSの自立運転用のコンセントを利用して、安定して電力を供給できることを確認した。非接触給電を介するため、接続端子部を隠蔽でき、安全を確保できる。

79

２ 主要な研究成果
プロジェクト課題 - 次世代電力需給基盤の構築

高安全リチウム電池

背景・目的

主な成果

分 散 型 電 池 電 力 貯 蔵は、家 庭 用 途 ( k W h

本課題では、現状のリチウムイオン電池を級 ) から 自 然 エ ネ ル ギ ー 発 電 平 滑 化 用 途

用いた長期運用時の性能を非破壊で簡便に(MWh級)まで、幅広い適用が期待されている。

評価できる手法の確立を目指す。また、従来リチウム 二 次 電 池 はコン パクト、高 エ ネ ルの可燃性蒸気を発生する液体電解質に代わ

ギー変換効率、幅広い入出力対応等 の 高いり、より安全で、さらに低コスト化、大型化が性 能を示す一 方 、本 格 的 な 導 入には実 運 用

期待できる高分子固体電解質を用いた全固

時 の 耐 久 性 の 検 証 、および 大 型 化 時 の 安 全

体 型リチウムイオン電 池 の 提 案と性 能 向 上性確保が必要である。

を図る。

1

リチウムイオン電池の寿命評価は、一定の劣 化をサイクル 試 験による劣 化 割 合と時 間電流の連続充放電（定電流サイクル試験）で経過による劣化割合が独立で分離可能と考行われることが一般的だが、実際の運用は複え、比較した結果、サイクル試験による劣化

雑なパターンとなる。そこで、太陽光発電を割合はその運転パターンに依存せずほぼ一平滑化する実負荷を模擬した試験（実負荷模定の傾向を示し、定電流サイクル試験で実運

擬サイクル試験）と定電流サイクル試験とに用の容量劣化を評価できることを示した（図１）

おける容 量 劣 化を比 較した 。両 試 験 の 容 量[Q11015] 。

2

リチウムイオン電 池 評 価：劣 化 成 分 解 析 手 法 の 開 発
電 池 性 能 劣 化 を 材 料 成 分 別 に 把 握 する

(LiNi 1/3Mn 1/3Co 1/3O 2:NMC)混合正極材料

こ と は 、電 池 寿 命 評 価 の 信 頼 性 向 上 に

中の成分割合を非破壊で定量的に推定する手

とって 重 要 で あ る 。電 極 材 料 の 劣 化 過 程法を提案した。この手法は、混合正極材料の劣を 解 析 す る 手 法 とし て 、充 放 電 時 の 電 圧化要因の推定に適用できることを示した（図２）

曲 線 の 微 分 解 析 から、( L i M n 2 O 4 : L M O ) /[Q11022] 。

380

リチウムイオン電 池 評 価：実 運 転パターンで の 評 価 方 法 の 開 発

全 固 体 型リチウムイオン電 池 開 発：市 販 電 池 同 等 の 寿 命を達 成

当 所 が 進 め て い る高 分 子 系 の 固 体 電 解塩種の適切な選択により、対極を金属リチウム

質 を 用 い た 全 固 体 型 電 池 は 、既 存 の 正 極 、とした半電池でこれまでで最長の1500回の負 極 材 料 が 適 用 で き 低 コ スト化 が 見 込 め

運転を達成した（図３）[Q11017][Q11020] 。さること 、定 置 型 電 力 貯 蔵 用 途 へ 向 け た 大らに、将来の大型化にも対応可能なアルミラ

面 積 化・大 型 化 が 容 易 な 点 で 他 の 全 固 体

ミネートフィルムを外装材に用い、負極に炭素型 電 池 より有 利 で あ る 。4 V 級 の 正 極 材 料を用い、NMCと組み合わせた全固体リチウム( N M C )と高 分 子 固 体 電 解 質 間 の 副 反 応をイオン電池を試作し、このタイプの電池として抑 制 するため、電 解 質に酸 化 防 止 剤を導 入は世界に先駆けて500回の可逆的な充放電をする手法を適用するとともに、電解質中のリチウム

達成した
（図４）
[Q11014] 。

時間経過による劣化分を除去した補正値

実測値

図1 実負荷模擬と定電流サイクル試験の容量維持率
実負荷を模擬したパターンサイクル（◇）と定電流
サ イクル（ ○ ）の 容 量 維 持 率 、お よ び 時 間 経 過 による劣化を取り除くことにより補正した容量維持率（ ◆ : 実 負 荷 模 擬 、● : 定 電 流 ）。補 正 後 は い ず れの試験パターンでも同等の劣化傾向を示すことから、単純な定電流サイクル条件で実運用の容量劣化を推定できることが示唆された。

図2 劣化複合正極の相対容量の比較
電圧曲線（充放電容量に対するセル電圧の変化）には材料固有の特徴があり、その微分解析で計算された容量比(●)は、棒グラフで示すLMOとNMCの仕込み重量から推定される個別劣化容量比と概ね一致する（棒グラフ境界に相当）。

図3 4V正極を用いた半電池のサイクル特性

図4 4V正極、炭素負極を用いた
全固体型リチウムイオン電池のサイクル特性

対極に金属Liを用いた半電池の構成を最適化し、高分子固体電解質と組み合わせた4V級正極としては

これまでで最も長期サイクル運転が可能となった。
運転温度：60℃、8時間充放電条件での容量変化

既存リチウムイオン電池と同じ電極構成 の 全固体型リチウムイオン電池で市販小型電池に匹敵する運転性能が得られることを示した。

運転温度：60℃、8時間充放電条件での容量変化

81２ 主要な研究成果
基盤技術課題社会経済研究所
概要

社 会 経 済 研 究 所は、電 気 事 業を取り巻く経営環境や社会の変化を的確に捉え、事業経営や経 済・社 会 問 題 、エネ ル ギ ー・環 境 政 策 などの諸課題について解明し、電気事業経営およびエネルギー・環境政策の企画・立案に資することを目指している。

課題毎の
概要と
主な成果

電気事業経営
国民にとって望ましい電気事業制度のあり方や電気事業者の今後の姿を提案するため、電気事業
制度やエネルギー政策などの電気事業者の経営環境の変化が事業経営に与える影響について定量的かつ多面的な分析と評価を行う。
■わが国9電力会社の財務データを用いた費用構造

燃料消費量の削減率が3.4%となることを示した

分析により、(1)発電部門では、2004年以降、規模［Y11007］。

の経済性が低下する傾向が強まっていること、
送配■風力電源の出力変動を考慮し、電源の運用制約

電部門では、すでに最適規模に近い水準にあるなどの予備力確保メカニズムを組み込んだ「火力

ものの規模の経済性が存在すること、(2)1990〜

電源の多時間経済運用を決定するプログラム」
を2008年の垂直統合の経済性（仮想的に発電と送作成し、予備力確保に要する火力電源の燃料費配電を分離した場合と比較した費用節約効果）
は(予備力確保コスト)の変化を評価した［Y11025］。

9電力平均で現状費用の19～29％程度である■正確なリスク情報伝達を阻害する要因を解明

ことを示した（図1）［Y11009］。

するための心理学実験から、情報提供者が虚偽■電力会社のLNG基地間をパイプラインで接続し報告を続ける背後には、それが発覚することによりた際のLNG消費量削減効果について、LNG基地

情報の受け手の自己防衛的(リスク回避的)なに繋がる火力発電所の熱効率の違いを元に定量

反 応と提供者への不信を招き、それが提供者の化する方法を提案し、過去の実績値からその効果

次の虚偽報告を招くという循環過程が存在するを試算した結果、改善効果の大きなケースではことを示した［Y11011］。

経 済・社 会システム
東日本大震災の経済影響をはじめ、復興に向けて提示される様々な政策 の 経済的分析を実施し、マクロ・地域経済への影響を明らかにする。また、広域行政化のもとでの防災政策決定プロセスにおける利害関心を分析し、政策決定に向けた課題を明らかにする。
■浸水域を除く宮城県、岩手県の被災地の事業者の「地域における自治体の広域連携の可能性」に復旧と移転状況を調査し、震災6か月後に製造業の関するインタビュー・文献調査を実施し、復興期生産能力が90～100％の水準に回復していること、の広域連携に向けて、産業界が行政との調整や、移転については東北地域内での再配置にとどまる

広域活動を積極的に推進する組織づくりのために意向が多いことなどを明らかにした［Y11022］。

先導的な役割を果すことが求められていること■人口密度と市場アクセスが地域経済・産業の生産効率性に与える影響を複数の分析手法により業種別■全国および地域の景気循環の時系列変動を計量経に検証した結果、「集積の経済」
が製造業の大半の済学的に分析し、北海道、関西、九州以外の地域で業種において生産効率性を高めていること、その景気循環の振幅（拡張局面の平均成長率と後退局面

結果が信頼できることを明らかにした［Y11004］。

の平均成長率の乖離差）
が、震災以後の期間におい■関西広域連合と東北の行政・産業界を対象として82を明らかにした［Y11035］。

て拡大していることを明らかにした［Y11026］
。

課題毎の
概要と
主な成果

エネル ギー 技 術 政 策
低炭素社会の実現とエネルギーセキュリティの確保を目指して、エネルギー供給・利用技 術 評 価手法を開発し、原子力をはじめとするエネルギー政策を分析・評価する。
■世界のエネルギーシステム・経済成長・気候科学に■原子力施設を防護するための物理的防護システム

加えてエンドユース技術を組み込んだ新しい統の構 築 手 法 の 一 つとして 、米 国 S a n d i a 国 立

合評価モデル（BETモデル）を開発し、電化技術研究所で検討されている性能基準型の手法のを含めたエンドユース技術が温暖化緩和策とし特徴を整理するとともに、同様の手法を日本にて重要なことを示した［Y11005］。

取り入れることを想定した際の課題を明らかに■福島第一原子力発電所事故の原子力損害賠償処した［Y11030］。

理が提起する法制上の課題とその要因を分析し、課題克服のための制度改革の方向性と選択肢を明らかにした［Y11024］。

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0.9

図1 電気事業における垂直統合と規模の経済性
図中の棒グラフは9電力会社平均でみた垂直統合による費用節約効果を示している。その効果は、近年上昇傾向にあり、発電部門と送配電部門の協調的な設備運用・設備形成による費用節約効果は重要性を増している。

83

２ 主要な研究成果
基盤技術課題システム技術研究所
概要

システム技術研究所は､大規模電源や分散形電源によって発電する電力を安定供給するための電力システム､配電システム､通信システムにおける計画・運用・制御・解析技術や､電気を有効に利用するための需要家サービス技術の開発・試験・評価などに取り組んでいる。

課題毎の
概要と
主な成果

電力システム
分散形電源の大量導入が電力系統の事故時における電 圧 変 動や電 力 動 揺などの 基 幹 系 統 の 安 定
性 に 影 響 を 及 ぼ す 現 象 を 明らかにするとともに､分散形電源の系統解析用モデルを開発する。また
分散形電源の普及により複雑化する保護リレーの整定・協調を支援するツールを開発する。
■太陽光発電（PV）
大量導入時には､系統事故により■分散形電源の連系や潮流状態の変化がある場合

事故後の電圧が回復しない恐れや系統動揺が一旦等での保護リレー間の協調不良の見落としを防減衰してから発散する恐れがあることを､シミュ

ぐための協調判定手法を改良し､配電系統の短レータ実験により明らかにした。また系統解析用

絡保護､地絡保護に適用されているほとんどすべ

PVモデルに、基幹系統の安定性に影響を及ぼす、てのリレーの協調判定を可能とした［R11008］。

能動的単独運転検出機能と電圧上昇抑制機能を付加し､その精度を実測結果との対比によって検証した。

需要家システム
省エネルギーの促進を支援するための要素技術を開発する。また､高圧需要家から流出する高調波電
流による電圧ひずみ抑制効果を明らかにする。
■家庭用エアコンのデフロスト（除霜）
運転を伴う暖房■配電線の高調波電圧は単相機器から流出する

性能を、公開技術資料のみを用いて計算できる

高調波電流に起因しており､三相機器から流出する

熱源特性モデルを構築し、実験によってその精度

高調波電流は逆に高調波電圧を抑制しているを検証した。これによりデフロストを含む様々ことを明らかとした（図1）。また高圧需要家に設な運転条件におけるエアコンの消費電力を精度置されている進相コンデンサへ直列リアクトル

よく推定することが可能になった［R11017］。

を追加することが効果的な高調波電圧抑制対策であることを明らかにした［R11003］［R11009］。

通信システム将 来 の 電 力 用 通 信 ネットワークの 基 盤 技 術として､大規模災害などに備えた通信ネットワークや通信メディアに関する技術､監視制御システムのセキュリティ技術などを開発する。
■アクセス系光ファイバネットワーク
（PON）
の耐障

■IPネットワークの耐障害性を高めるため､経路切り替

害性を高めるため､光分岐網の共有伝送路部分にえ時間を大幅に短縮する経路管理方式を考案した。

光スイッチを挿入し､障害時に近隣の共有伝送路

既存方式では確認用パケットを定期的に送信することと接続することで迂回経路を確保する低コストので障害検知を行うため障害検知に時間を要するが､高信頼化方式を提案した［R11034］。

提案方式では回線中のパケットの流 れを常時監視することにより障害を高速に検知する［R11022］。

84

情報数理

課題毎の
概要と
主な成果

情報技術を活用した数理的手法により、電力設 備 の 保 守・点 検 業 務に活 用できる画 像 処 理・機械
学習技術、大規模で複雑なシステムについての最適化技術の開発などを進める。
■電力系統の事故復旧について、停電範囲が最も■送電線の動きを捕捉するために付設したターゲット

小さく操作回数も最小となる系統復旧操作（目標の動きに関する物理的な制約情報に基づきター系統と復旧操作手順）を高速に全て求め､クラゲットの移動先の絞り込みを行うことで､豪雪

スタリング手法により復旧方針の違いに基づい時にターゲットの識別が困難な状況でも確実にてグループ化し提示する手法を開発した（図2）

ターゲットの位置を検出できる方法を開発した［R11020］。

［R11007］
。

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図1 高調波電圧の一日の変化
高調波電圧のうち最も大きい第5高調波電圧の一日の変化（平日における66地点の測定平均値）。負荷の増える昼間に高調波電圧は減っている。三相負荷による高調波電圧の抑制効果である。

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図2 復旧の方針が異なる系統復旧操作の列挙例

復旧の方針(停電負荷の振替先など)が異なる操作手順によってグループ化して提示する。

85

２ 主要な研究成果
基盤技術課題原子力技術研究所
概要

原子力技術研究所は、軽水炉の安全・安定運転と福島第一原子力発電所事故の着実な収束に向けた活動を支える基盤技術開発などを実施し、原子力エネルギー利用が社会に受け入れられることで、エネルギー問題や地球環境問題の解決に貢献することを目指している。

課題毎の
概要と
主な成果

発電基盤技術
軽水炉の発電技術に関する燃料健全性・炉心評価技術、リスク情報活用技術、熱流動評価技術などの基盤技術を整備し、既設炉の安全／安定運転に貢献する。
■被覆管の腐食・水素吸収に対する健全性への照射によ■確率論的リスク評価（PRA）
において大きな影響をる影響を明らかにするため、商用炉で使用したジルカ

持つ共通原因故障（CCF）
について、国内原子力発電

ロイ-2被覆管を原子レベルで分析し、耐食性向上のた所の故障を分析してCCFの可能性を判断する手順

めに添加されている金属析出物の溶出による母材のとその故障率を算出する手法を確立し、使用されて元素濃度の変化を世界で初めて確認した[L11021]。

いる主要機器の評価に適用した[L11018]。

次 世 代サイクル
六ヶ所 再 処 理 工 場 の 竣 工 、そ れに続くF B R サイクル の 実 現に向けて、湿 式 再 処 理 技 術に関わる要素技術の開発と高度化、金属燃料サイクルの要素技術研究を進める。さらに福島第一原子力発電所の滞留水処理技術確立に貢献する。
■再処理工場のガラス溶融炉における反応の解明を行い、同規模の酸化物燃料サイクル施設に比に向け、白金族元素を含む高レベル廃液が高温でべ燃料サイクルコストが十分低く抑えられること

乾燥・固化し、ガラスに次第に溶融する反応のを示した[L11009]。

可視化に成功するとともに、白金族元素等を溶融■乾式再処理のゼオライトカラム技術を活用し、したガラスの物性（粘性等）
変化を明らかにした。

セシウム除染特性や運転支援コードを短期間で■要素技術開発成果を基に金属燃料FBRサイクル

整備し（図1）、福島第一原子力発電所の滞留水処理システム構築に貢献した。

施設（150万kW級発電所4基相当）の概念設計

原 子 炉システム安 全
シビアアクシデントを含む軽水炉の安全評価における不確かさを低減するために、原子炉の炉心冷却に影響を及ぼす原子炉内二相流に関する検 証 デ ータを取 得し、安 全 評 価 の 精 度を向 上 できる解析モデルの改良と新たな解析モデルの提案を行う。
■原子炉内二相流の検証データを実験的に取得するた

泡流れへの遷移）挙動を明らかにするため、BWRのめに必要となる気泡の三次元速度分布などを高速で摸擬燃料集合体内の三次元流動計測を行い、流動計測・処理できるアルゴリズムを開発した。これにより、様相が遷移する条件を明らかにした[L11011]。

気泡の挙動や気泡相互の影響による個々の気泡の速度■BWRを模擬した流動安定性に関する実験に基差を直接的に観測することが可能となる[L11014]。

づいた検証により、原子炉過渡解析コードTRACE■軽水炉炉心の冷却特性等の評価で重要となる二相流では低圧における沸騰相関式の改善が必要であの流動遷移（小気泡の一様な流れから合体した大気86ることを明らかにした[L11006]。

課題毎の
概要と
主な成果

ヒューマンファクター 研 究
平時のみならず緊急時においてもヒューマンエラーなく適切に行動できる組織の構築に貢献するため、個人やチームの特性を生かしたヒューマンエラーの未然防止方策、安全文化醸成方策などを開発する。
■不測の事態への対処に優れた組織（高信頼性組■ルール逸脱の背後にある要因を検討する枠組

織）には、事故対処能力の高さのみでなく、事故未みに基づく事象分析支援方策を開発した。
これに然防止に主眼を置く平時の安全文化の高さの双方よりルール運用の実態に即した対策の立案が可が求められることを明らかにし、不測の事態への能となる[L11005]。

対処における安全文化醸成の役割を明らかにした[L11015]。

原 子 力 応 用・将 来 技 術
当所の原子力技術開発から生まれた革新的な技術の他分野への応用発展を図る。また、原子力将来技術の技術評価を通じて、技術開発戦略の策定に貢献する。
■核融合炉開発において、NASAで開発された技術と核融合生成物(ヘリウム)の密度比を制御するヘリ成熟度法により発電実現に要する技術と現有

ウム濃度制御手法による核融合炉の起動運転

技術のギャップを評価した。また、
燃料粒子(水素)方法を開発した。

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セシウムの除染性能について、バルブ操ࣜࣇ᧧ష࡞ࡻࡽࠉ༟≺࣑࡚࢜ࣚࡡ
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図1 福島第一原子力発電所滞留水処理システムを模擬した小型試験装置（左）と開発したコードによる実機の解析結果（右）当所に設置した小型ゼオライトカラム試験装置でキュリオンメディアによるセシウムの除染特性を調べ、運転条件に応じた実機の性能を右図のように適格に評価することのできるコードを開発した。この成果は、東京電力による運転の解析や最適化に活用されており、発生廃棄物量や作業員被ばく線量の低減に寄与している。

87

基盤技術課題

地球工学研究所
概要

地 球 工 学 研 究 所は、電 力 施 設に関わる土 木 技術や自然災害対策、原子燃料サイクルバック
エンド事業支援に必要な地圏科学、地震工学、構造工学ならびに流体科学などの基盤的研究を推進している。

課題毎の
概要と
主な成果

地圏科学
電力施設の立地、建設、維持管理に関わる課題解決のため、震源断層モデル、火山噴火規模評価法、地下構造物の安定性評価法、地下水による物質移行評価法を高度化する。
■大規模噴火の発生可能性評価のために、当所が従来活動しないと考えられていた正断層型の行なってきた噴出物データに基づくマグマ粘性

地震が多発した。その代表的な地域である阿武評価を国外事例にまで拡張し、噴火の可能性が非

隈南部において余震観測を実施し、震源分布に常に低くなる“噴火能力のあるマグマの粘性の上よる３次元的な断層形状と震源域のP波速度構限”
を噴火実績に基づき明らかにした［N11020］。

造、およびそれらと地質構造、活断層、応力場との■2011年東北地方太平洋沖地震により誘発され、関係を明らかにした［N11048]
（図1）
。

地震工学
電力施設の耐震性評価に必要な地震・地震動評価技術ならびに耐震免震設計技術を高度化するとともに、電気事業の戦略的維持管理計画に関わる災害リスク評価技術の基礎を築く。
■大型構造物の構造健全性をリアルタイムで診断■2011年東北地方太平洋沖地震の強震観測記録するための常時微動データ解析について、従来法のに基づく震 源 の 逆 解 析によって、到 達 時 間 が1/4のデータ長でも同精度で安定して結果を得

大きく異なる二つの大加速度波群を合理的にられる高 速 解 法を開 発し、実 大 実 験 建 物に適解釈するための複雑な震源破壊過程を明らかに用して固有モード同定結果の妥当性を確認した

した［N11058］。

［N11039］。

構造工学
鋼・コンクリート構造物の安全性・信頼性の確保と寿命延伸に寄与するため、不確定な地震・風・雪等の自然外力や、塩害・凍害・温度変化などの環境作用による経年変化を反映した構造性能評価法を開発する。
■鉄筋コンクリート製（RC）
地中構造物を対象とし■自然環境下における送電用鉄塔の実挙動を把握て、残留曲げひび割れ幅による部材の地震時最大するため、高さ142mのUHV鉄塔を対象に動態観測

変形量推定手法、
鉄筋腐食進行の予測手法を構築を実施し、限定的な低風速範囲（4～5m/s近傍）にした。また、ひび割れ箇所のエポキシ樹脂補修においてカルマン渦による部材振動が生じることをよる耐久性能回復効果を明らかにした。これらの明らかにした。

成果は、地震を受けた火力・原子力発電所RC地中
構造物の健全性評価・対策に活用できる（本研究
は電力共通研究の一部として実施した）［N11005］［N11006］［N11010］［N11013］［N11045］
。
88

課題毎の
概要と
主な成果

流体科学
強風・豪雪・津波・火山噴火などに伴う流体現象が電力設備等に与える影響を評価し、自然災害に対する軽減方策を確立する。また、水力・太陽光・風力発電での流体関連の基盤技術を向上する。
■ 送 電 線での 着 雪シミュレーション解 析コード

■市街地での強風を対象とした数値流体解析に

SNOVALを開発し、ギャロッピングや重着雪の予測

よって、建物による風速低減効果・範囲を明らかに

精度の向上・対策方法の適正化に繋がる解析技

し、配電設備に対する合理的な耐風設計が可能と術を構築した［N11016］。

なった［N11052］。

図1 阿武隈南部の地質分布と臨時微小地震観測による震源域の特徴(a)地質分布。(b)海抜0mでのP波速度分布。(c)震央分布。(d)震源分布の深度断面。P波速度の高速度域は変成岩類、低速度域は花崗岩に対応しており、誘発地震は地質構造に規制されて発生している。福島県浜通りの地震(M7.0)で地表地震断層が出現した井戸沢断層と湯ノ岳断層の震源断層は、前者が高角、後者が低角で西に傾斜し、深さ10km以深ではひとつの震源断層に収れんしていることが明らかになった。

89

基盤技術課題

環境科学研究所
概要

環境科学研究所は、電力施設の円滑な立地や運用、低炭素社会の構築、さらに電気事業に関わる様々な環境リスクの軽減に向けて、大気・海洋・水域・生物・化学・バイオテクノロジーなどに関わる基盤的研究を推進している。

課題毎の
概要と
主な成果

大 気・海 洋 環 境
地球温暖化や都市大気問題に対応するため、大気・海洋環境の調査・予測・評価技術を開発する。
■全国的に濃度が上昇傾向にある光化学オキシダント■省エネルギー都市の設計を支援するため、都市のの起源を解明するため、その主要成分であるオゾン

温熱・風環境を再現できる数値モデルを開発し、の濃度に及ぼす国内外で発生した原因物質の寄与

実市街の野外観測結果との比較からその適用性をモデル解析により明らかにした［V11053］。

を明らかにした［V11016］。

水域環境
水力発電所に関連した河川・貯水池の水環境問題や、火力、原子力等の臨海発電所に関連した沿岸の環境問題の解決に向け、調査、予測・評価技術を開発する。
■水力発電ダムの維持・管理を支援するため、ダム■臨海発電所の取放水設備に影響を及ぼす海岸砂浜の規模や立地条件による堆砂の要因を明らかの侵食・堆積状況を低コスト・低メンテナンス頻度でにし、衛星データを用いたダム堆砂量推定手法をモニタリングできる海浜カメラ観測システムを開発開発した［V11039］。

し、発電所前面海域で実証した［V11040］。

生物環境
電力設備の保守省力化や環境対策に貢献するため、汚損生物および鳥獣電気事故対策技術、生態系影響評価手法などを開発する。
■臨海発電所の安定運用を支援するため、発電所取水■水力発電ダムの運用に伴う排砂が沿岸環境に及ぼ路に流入するフジツボ等の付着生物幼生やミズクラ

す影響を評価するため、排砂に由来する懸濁物質

ゲ群集を、それぞれ遺伝情報や超音波などで定量評が魚類の生存、海藻類の成長などに与える影響

価する技術を開発した［V11031］［V11012］。

を明らかにした［V03］［V11020］。

環 境リスク評 価
電気事業における環境リスク管理を支援するため、化学物質や電磁界に係る環境リスク評価・管理手法を開発するとともに、排水計測技術や廃棄物有効利用技術を開発する。
■石炭火力発電所の脱硫排水に含まれるセレンを■ヒトを含む動物細胞および実験動物
（ラット）
を用い

適切に管理するため、排水のセレン濃度を自動計測た曝露実験により、家電製品等から発生する中するセレンモニターを開発し、発電所で実証した

間周波磁界には、発がんに至る遺伝毒性や、着床［V11044］（図1）。

前期および器官形成期の発生毒性は認められないことを明らかにした
［V04］
。

90

バイオテクノロジー
廃棄物の削減・再資源化や排水処理のための微生物関連技術、および省エネルギー環境の創造・再生
可能エネルギー利用のための植物関連技術を開発する。
■石炭火力発電所のセレン排水処理費用の低減を■植物工場でのヒートポンプ利用による省エネルギー

目指し、従来法に比べ安価な当所の生物的セレンに資するため、ヒートポンプによる植物工場内の処理法が実排水の処理に有効であることを実験

温熱空気環境の調整状況を実測し、気流や温度分布

室規模で実証した［V11059］。

の解析手法を提案した［V11017］［V11018］。

■水銀の排出を適正に管理するため、試料の簡易前処理法とマイクロバイオセンサーを組み合わせた実用的な水銀分析法を開発した［V11045］。

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課題毎の
概要と
主な成果

1.0

0.5

0.0

9/17

10/1

10/15

10/29

11/12

11/26

12/10

図1 開発したセレンモニターと発電所脱硫排水処理施設での実測結果

1.5m

本モニターでは、排水中のセレンをセレン化水素に還元

気化した後に、市販のガスセンサーで測定するため、公定法に比べ測定時間が短く、また、連続自動計測が
可能である
（左図）
。石炭火力発電所の脱硫排水処理水を対象に3ヶ月間にわたる実証試験を実施した（上図）。

9月17日～10月21日におけるモニター測定値（ ○ 、△）の著しい変動は、昼夜間の室温変動に起因する。

1.2m

測 定 室 の 空調を稼働したところ、モニター測 定 値 は安定し、公定法による測定値（●、▲）とほぼ一致する結果が得られた。

91

２ 主要な研究成果
基盤技術課題電力技術研究所
概要

電力技術研究所は、絶縁・耐雷・大電流技術などの電力流通設備の基盤的技術の維持発展に取り組むとともに、次世代の電力機器開発、レーザーやアークプラズマの応用、パワーエレクトロニクス
技術などの新しい電力技術に関する基礎・基盤的研究も推進している。

課題毎の
概要と
主な成果

高 電 圧・絶 縁
電力機器の高経年化に伴う各種絶縁材料の劣化機構解明、送電線の外部絶縁技術の高度化、高電圧計測精度の向上、ならびに次世代機器の絶縁材料の評価・開発を行う。
■光と電波の中間領域の電磁波であるテラヘルツ波を用いた非破壊計測技術により、不透明な塗膜下計測結果をもとに塗膜と錆の厚さを推定できることを明らかにした[H11002]。

で進行する鋼材の錆を2次元的に検出した。また、

雷・電 磁 環 境
情報通信技術（ICT）社会における電力システムの合理的雷害対策・絶縁協調技術を開発する。また、
電力流通設備・需要家設備の電磁両立性（EMC）技術を構築する。
■「送電用避雷装置適用ガイド」[H07]および「発変電■配電－需要家－通信系統から構成される低圧配電所および地中送電線の耐雷設計ガイド」[H06]を電システムを対象に、雷害に対する接地方式や避雷力会社と協力して取りまとめた。これにより、既発装置の適用効果を実験的に明らかにするとともに、刊の耐雷設計ガイドと併せて電力流通設備全般にわ

需要家機器の雷に対する故障度合いと接地方式のたり、関連規格を取り込むなどの実用的耐雷設計

関係を明らかにした［H11024］。

法を確立した。

高エネルギー
電力機器の内部アーク試験を補完する圧力上昇・伝搬シミュレーション技術を開発する。また、レーザー・光技術を用いた革新的計測技術を開発し、設備診断などへの適用を図る。さらに、放射性廃棄物の減容処理に貢献するため、アークプラズマ溶融処理技術を開発する。
■電力ケーブル等が布設されている電線共同溝を■溶融固化体の放射能評価に重要なコバルトに関し対象として、短絡故障時のアーク放電による圧力て、原子炉廃止措置等で発生が予想されるニッケル

上昇・伝搬を評価できるシミュレーション技術を構築

含有金属のプラズマ溶融処理時におけるその挙動した[H11034]。実規模短絡試験と本成果の併用にを実験および提案した推定モデルを用いて明らか

より、圧力上昇・伝搬特性を広範囲に検討でき、よにした[H11021]。

り良い防災対策の構築やその評価に貢献できる。
■レーザーブレイクダウン分光法を用いて、塩害を対象にコンクリート構造物の劣化指標となる複数の元素濃度分布を同時にかつ短時間で非接触計測できる手法を開発した（図１）[H11012]。
92

課題毎の
概要と
主な成果

電力応用
次世代電力需給基盤構築に関わる技術として、電気自動車(EV)の次世代充電技術などのパワー
エレクトロニクス応用技術や電力系統瞬時値解析技術などを開発する。
■次世代のEV充電技術として、モータ駆動用イできる手法を新たに考案し、XTAPを用いた線路定ンバータを併用する高速交流充電法を提案し、数計算プログラムによる解析値と実測値が良く30kW級の装置を試作・基本動作を確認した

一致することを確認した[H11006]。

[H11011]。

■太陽光発電やEVが配電線に局所的に大量に導 入された際の低圧系電圧制御法としてμ■電力系統瞬時値解析プログラム(XTAP)に関し、アルゴリズムの改良により今回検討したケース

STATCOM(分散型無効電力補償装置)を考案

においては最大で4.8倍の計算速度向上を実現

し、装置の試作・基本動作確認を行うとともにした [H11009]。また、
これまで困難であった短距[H11029]、
それを用いた電圧調整手法を提案した

離地中ケーブルの線路定数測定を精度良く実施[H11030]。

大電流技術
高 機 能 化する電 力 機 器 の 事 故 時 の 性 能を的 確に評 価するための 短 絡 試 験 技 術を高 度 化するとともに、交流大電流計測技術を確立し標準化を図る。
■国際短絡試験機構(STL)に協力し、短絡試験時のする基準分流器２台（アジア用、
ヨーロッパ用）を

電流計測の高精度化を図るため世界規模で実施

比較し、基準器として良好な性能であることをしている大電流計測用分流器の巡回試験で使用明らかにした。

(a) 実験配置図(b) 元素の発光強度の2次元分布

図1 レーザーブレイクダウン分光法を用いた塩水を噴霧したコンクリート構造物の試験体断面の計測結果（断面における、塩素、炭素、カルシウム、鉄の濃度を示す発光強度の分布）
塩水噴霧面（深さ0cm）から侵入した塩素の発光強度が、鉄筋の周囲で高くなっており、鉄筋の腐食の原因が塩素であることが分かった。本図を得るのに要した時間は40分程度と短時間であった。

93

２ 主要な研究成果
基盤技術課題エネルギー技術研究所
概要

課題毎の
概要と
主な成果

エネルギー技術研究所は、火力発電に関わる技術開発や需要家側での高度熱利用システム・機器開発等を通じ、電力や熱を「上手に作り・使う」社会への貢献を目指している。

高効率発電
火力プラントの一層の効率向上および運用性の向上を図るため、ガスタービン高温部品の温度場
解析・管理技術の開発、新種液体燃料の燃焼・評価技術の開発等を行う。
■ガスタービン動翼の膜冷却性能向上に向けて、て明らかにした［M11002］［M11006］。

内部冷却の効果を促進するために流路壁面に設け■ガスタービン動翼の温度推定に必要となる遮熱るリブの配置や、膜冷却孔の形状等の工夫により、コーティング（TBC）の熱抵抗について、TBC表膜冷却効率の向上および膜冷却面の熱伝達率を面をレーザ加熱した際の温度変化から、非破壊で低減できる可能性があることを、風洞実験を通じ簡便に評価できる手法を確立した［M11009］。

燃料高度利用
火力発電用エネルギー資源の拡大と環境保全性の維持向上に向け、燃料種の確保、排ガス中微量物質の計測技術の確立を進める。また、排ガス中に含まれる揮発性有機化合物（VOC）について触媒分解技術の実用化を進める。
■液化DME（ジメチルエーテル）を用いた微細藻類からの油分回収に関して、従来技術に比べ、省エネルギー性にホウ素についてはJISに、セレンについてはISOに規格として提案した。

優れる燃料油抽出プロセスが実現できる見通しを得た。

■印刷、塗装工程のVOC処理における触媒被毒成分■石炭燃焼排ガスに含まれるガス状ホウ素、
ガス状(有機シリコーン)に対して、当所開発のセリア触媒がセレンの吸収液を用いた濃度測定法を開発し、優れた耐久性を有することを明らかにした［M11008］。

ヒートポンプ・蓄 熱
ヒートポンプ・蓄熱システムの重要な要素技術である熱交換器や産業用ヒートポンプ、さらには、各種ヒートポンプの性能評価試験方法に関し、最新の動向を調査・分析する。
■産業用の動向としては、蒸気ボイラ代替として、温暖化係数）冷媒が利用されており、今後、低温水循環加温式や蒸気製造ヒートポンプの開発・

GWP冷媒利用機器の開発が必要であること

商 品 化 が 進 んでいる。ただし、高 G W P（ 地 球が分かった。

エネル ギー 変 換
需要側での省エネルギーと発電側での運用性の向上ならびに超高効率化の実現に向けて、熱効率評価
技術、燃料電池や高度材料分析等に関連する基盤技術の開発を行う。
94

課題毎の
概要と
主な成果

■工場等の排熱や温泉熱等の未利用エネルギーを発電■石炭等に含まれる種々の微量物質の化学形態のに活用するシステムの熱効率解析を容易に行うため、特定や挙動解明を行うため、SPring-8を利用した

当所の「発電システム熱効率解析汎用プログラム

X線吸収端微細構造分析手法を高度化し、従来より（EnergyWin）」に低沸点媒体の熱物性ライブラリ

極微量な物質の化学形態変化を、より短い数分を組込んだソフトウェアを開発した[M 11007]。

程度で分析することが可能となった[M 11012]。

熱 流 体・反 応 数 値 解 析
微粉炭ボイラ、ガス化炉、ガスタービン等、火力機器の性能評価や運転最適化に資するため、様々な熱流体・反応数値解析技術を統合・高度化し、火力発電分野の汎用シミュレーション技術を確立する。
■ガスタービン翼面膜冷却技術の高度化を図るたを捉えることが可能な新たな熱分解モデルをめ、Large Eddy Simulation(LES)法による開発した[M11018] 。さらに、熱分解等で生成した

高精度非定常数値解析を行い、翼面冷却孔周

チャー燃焼を模擬できる新たな反応モデルも辺 の 非定常渦構造を解明する（図1）とともに、渦開発した[M11011]。

の制御による膜冷却効率向上に向けた開発方針■脱硝触媒流路内において、触媒表面への灰粒子付着による脱硝反応劣化現象を把握できる新たなを明らかにした [M11010]。

脱硝触媒反応モデルを開発した。

■石炭熱分解過程において、初期熱分解と二次気相分解によるタールの生成や分解・重合などの挙動

吹出し比

0.1

0.5

y

z

膜冷却孔

ヘアピン渦
せん断渦

ヘアピン渦
馬蹄渦
随伴渦

後方渦

瞬時場

1.0
ストリーク
馬蹄渦

x
ヘアピン渦

後方渦

後方渦

ぶら下がり渦ぶら下がり渦

双子渦

双子渦

時間平均場

膜冷却孔

双子渦

図1 冷却孔出口に発達する非定常渦構造
冷却空気の吹き出し条件によって、冷却性能を低下させる要因となる渦構造が変化するため、
この渦構造の変化に応じた適切な渦制御を行う必要がある。
（瞬時場 青：冷却空気吹出方向、赤：ガス主流方向）、（時間平均場 線：速度ベクトル、色：主方向渦場）

95

基盤技術課題

材料科学研究所
概要

材料科学研究所は、発電プラントの現場適用技術から、自然エネルギー利用技術、省エネのための新材料開発、等の基盤技術開発を実施し、電力の安定供給および低炭素社会の構築に貢献することを目指している。

課題毎の
概要と
主な成果

原子力材料
軽水炉冷却水の管理／処理および材料腐食に及ぼす環境影響評価に係る基盤技術力を向上させ、被ばく低減と材料健全性確保の観点から軽水炉プラントの現場支援を行う。
■福島第一原子力発電所で実施された海水注入が金属■炉内電位測定用参照電極として、Ni/NiO型電極は材料の腐食に及ぼす影響を実験および有識者による電位がNi/NiO比に依らない有力候補材であること検討会で評価し、燃料プールの腐食対策を提示した。

を見出すとともに、試作した一体型電極を用いて、■PWR一次冷却系の停止時を模擬した環境では、理論とほぼ同等なpH応答が得られた［Q11016］。

通常運転時での亜鉛注入の有無は、蒸気発生器
伝熱管に付着した腐食生成物から溶け出す金属の成分および量に影響しないことを明らかにした［Q11407］。

火力材料
構造材料の耐環境性・健全性評価技術の確立により火力発電の効率向上に貢献するとともに、革新的な非破壊検査技術の適用により発電設備の運用信頼性向上に寄与する。
■バイオマス混焼を想定して塩化水素を添加した環境■LNG燃料供給機器のうち、オープンラック式気化器

中で火力ボイラ管材の腐食試験を行い、腐食に及ぼすで懸念される疲労き裂について、超音波フェーズドア

塩化物の影響の有無を確認した［Q11001］。

レイ法による非破壊検査が可能なことを明らかにし、■高温発電プラントの構造材料である改良9Cr鋼に

これにより同設備の運用信頼性を向上させた（図１）。

ついて、実機条件下で考えられる幅広い多軸応力下での破壊特性を統一的に表現できる評価手法を新たに開発した［Q11012］。

エネル ギー 変 換・貯 蔵 材 料
太陽光発電（PV）の大量導入に向けた屋外発電特性評価技術の開発、SOFCの高効率化に向けた材料研究等、新・省エネルギーに関する材料／評価技術の開発を進める。
■PVの電力系統への大量連系時の系統安定運用に■平板形SOFCセルの電圧低下要因の把握のため、むけて、PV出力把握に必要な日射空間補間等の要素

開回路状態で交流インピーダンス法を適用し、技術を整備・統合した地域PV出力把握手法を提案

セル抵抗を4種類の成分に分離して、その値を見積した［Q11013］。

もることができた。さらに得られたセル内ガス成分変化に起因する抵抗と計算値の比較により、測定値の妥当性を検証した［Q11010］。

96

課題毎の
概要と
主な成果

先進機能材料
革新的な機能をもつ超伝導材料や有機材料の創出を目的として、基礎物性制御と結晶成長技術を駆使して、次世代の電子機能材料を開発する。
■Fe(Se,Te)系超伝導体薄膜成長において、フッ化物■資源確保に対する制約がないイオン液体と有機発光

基板の酸化物基板に対する優位性を明らかにし、ポリマーを用いて、簡易な塗布方法で製造できる、

それを元に汎用の基板材料選定のためのフロー

低電圧駆動が可能で応答速度が速い次世代有機チャートを作成した。

発光デバイスの試作に成功した（図２）。

P D 制 度に関する非 破壊 検 査 の 高 度 化
原子力発電所の非破壊検査技術の信頼性向上に資するため、超音波による再循環系配管溶接継手の応力腐食割れ深さ測定に関する性能実証（PD）試験結果の統計分析を行う。
■過去のPD試験全合格者の測定誤差は平均値が0.32mm、標準偏差が1.93mmであるのに対し、(a) オープンラック式LNG気化器の構造至近3年間の標準偏差は1.80mmとなり、技量向上が示唆された。

(b) オープンラック式気化器の探傷結果の例

図1 オープンラック式LNG気化器の疲労き裂とその探傷結果の例
超 音 波フェー ズドアレイ 法 により、オ ー プ ンラック気 化 器 実 機 下 部 ヘッダ の 伝 熱 細 管 付 け 根 部 に あ る疲 労 き 裂 を
高 精 度に検 出 できることを明らかにした 。

図2 イオン液体と有機発光ポリマーで構成した有機発光
デバイスの試作
約３V の 電 圧 を 印 加 すると、中 央 の マ ークが 発光して浮かび上がる。応答速度も速く、耐久性も期待できる。

97

3.主要な新規研究設備

３ 主要な新規研究設備
99

3 主要な新規研究設備

実送電用鉄塔の動態観測システム
設置目的

我が国の送電用鉄塔は常に厳しい自然環境を含む様々な環 境 下での 荷 重と応 力などの下に設置されているため、長期的には経年とと応答の関係や、それによる送電用鉄塔の動態

もに構成部材の疲労やボルト緩み、腐食によるを明らかにすることを目的に、常時観測可能な減肉などの劣化が懸念されている。当所では、 本システムを設置した。
東京電力の協力のもと、風、地震、着氷雪など

概要・特徴

主な仕様

「実送電用鉄塔の動態観測システム」
は、風向・ている。また、高速サンプリング（サンプリング

風速計、気温・気圧・湿度計、地震計などによる

間隔100Hz）
での連続計測を基本とし、時系列

作用情報と、電線張力計、部材軸力計、加速度等

データ、統計情報（10分間平均値、標準偏差、の応答情報を同時に取得可能であり、主として、

最大値、応力振幅頻度など）、ITVカメラ映像が①風や地震に対する鉄塔全体挙動、②風と着収録されるシステムとなっている。このほか、氷雪による電線ギャロッピング発生時の腕金

我孫子地区からのリアルタイムでの常時監視、等 の 応 答 特 性 、③ 微 風 時 の 部 材 振 動 の 発 生

統 計 処 理 結 果 の 取 得 、カメラ制 御 が 可 能 で

現 象 、の把握に着目してセンサー配置を行っある。

下記の計測センサー（総計102ch）、ITVカメラ3台および収録・表示装置で構成。

（4）
風向・風速計：第1、10パネル（ベーン型、
2成分）、第16パネル（超音波型、3成分）（1）
加速度計：第1、10、15パネル（水平2成分）、第16（5）
気象観測装置：気温（第6パネル、地上）、湿度

パネル（鉛直1成分）、第16パネル裏打材（4部

（地上）
、気圧
（地上）
、降水量
（第6パネル）

材、それぞれ3成分）、地表（地震計、3成分）（2）
軸力計（ひずみ）：第4、7、16パネル（主柱材4、腹材（6）電線張力計・振れ角計：C2腕金（振れ角は鉛直、水平の2成分）（7）画像：若番側電線、老番側電線および部材

8部材）
、C2腕金
（吊材6、主材4部材）（3）
3軸ひずみ計：C2腕金吊材接合部、第16パネル
裏打ち材接合部、第16パネル対辺材接合部

振動監視用、計3台（8）収録・表示装置、我孫子地区内監視装置【設置場所・時期・所管研究所】
東京電力管内・2011年4月・地球工学研究所

ギャロッピング発生時の腕金応答に着目
電線張力・
振れ角
風向・風速計

塔体加速度

観測局舎内

塔高
142m

部材軸力

現地収録・表示装置
ITVカメラベーン型風向・風速計
対象鉄塔

風向・風速計

写真1 動態観測システムの概観
100

微風時発生する部材振動に着目

部材加速度
観測局舎

図1 計測センサーの配置

地震計

炭酸ガス除去雰囲気エアタイトルーム
設置目的

放射性廃棄物処分施設のうち、低レベル放射よる変質現象の解明等においては、比較的短性廃棄物の余裕深度処分では、人工バリアの期にセメント系材料の変質を引き起こすCO 2一つであるセメント系材料を用い、放射性核種といった攪乱因子を除外する必要がある。従来、の低拡散性と収着性を期待する施設設計が検この種の試験は雰囲気制御型グローブボックス

討されている。その中で特に、セメント系材料の内での実施が通例であった。
しかしながら、セメ

長期健全性評価が重要な課題となっている。

ント系材料の長期健全性評価に関わる試験では、高いアルカリ性を示すセメント系材料は、大様々な温度条件ならびに、より大型かつ多量の気中に含まれる400ppm弱の炭酸ガス（CO2） サンプル試験の実施が必要となる。このような概要・特徴と容易に反応し、表面から内部へと徐々に変質ことから、試験作業におけるハンドリング性向する。このため、セメント系材料の水和反応、低上を目的として、CO 2を極力除去した雰囲気に

拡散性、収着性の評価や高温負荷や地下水に制御可能な高気密室を設置した。

「炭酸ガス除去雰囲気エアタイトルーム」
は、 を低減した高気密恒温恒湿室内では、セメント
低濃度CO 2 発生装置および高気密恒温恒湿系材料の拡散係数測定試験や、同室内に設置室で構成され、低濃度CO 2 発生装置によってされた温湿度制御チャンバーにおけるセメン

C O 2 を1 0 p p m 以 下まで除 去 精 製された乾ト系 材 料 の 長 期 高 温 負 荷 試 験 等 が 実 施 可 能

燥空気を、温湿度調整後、高気密恒温恒湿室である。

に送気するシステムとなっている。CO 2 濃度

主な仕様

（1）低濃度CO2発生装置（2）高気密恒温恒湿室

・主な仕様：精製空気量最大100m 3 /h、精製・主な仕様：温度20±2℃、相対湿度60±5％、幅CO2濃度10ppm以下（出口濃度）
・主な設備：CO2除去装置、コンプレッサー、空気タンク、活性炭槽、CO2濃度センサー

11m×奥行き7.4m×高さ2.6m
・主な設備：前室、空調機、温調ヒーター、加湿器、温湿度センサー【設置場所・時期・所管研究所】
我孫子地区 ・ 2011年5月・地球工学研究所

写真1 高気密恒温恒湿室および制御･モニタリング
装置の外観

写真2 低濃度CO 2 発生装置の外観

101

3 主要な新規研究設備

ヒトiPS細胞分析装置
設置目的

電磁界の健康影響に関する問題は、電気事

万能細胞の一つであるヒトiPS細胞から作製業にとって電力の安定供給（商用周波磁界）やしたヒト正常細胞（神経細胞や心筋細胞など）
や、

安全・安心な電化社会の推進（中間周波磁界） マウス内にヒトの 細 胞ネットワークを再 現さを図る上で重要な経営リスクの一つであり、 せたヒト化マウスを用いた影響評価を行うこ社会からも大きな関心が寄せられている。当所とを計 画している。本 設 備は、上 記 の 実 施にでは、本問題に関して残された重要な研究課

際し不可欠な、ヒトiPS細胞から目的細胞を作

題 で ある、① 商 用 周 波 磁 界 の 小 児 白 血 病 へ製する際に細胞の解析や回収に用いる「細胞の影響に関する科学的解明、および②中間周分離装置」および、作製したヒト神経細胞や心波磁界による刺激作用の解明、に取り組んで筋細胞の活動をリアルタイムに計測し、磁界いる。当該研究では、上記課題解明の障害との影響評価に用いる「電気シグナル計測シスなっていた諸 問 題を解 決するため、新たに、 テム」などから構成される。

概要・特徴

主な仕様

「細胞分離装置」
は、主にセルソーターにより「電気シグナル計測システム」
では、神経細胞構成され、蛍光色素で標識した細胞を１秒間にや心筋細胞の活動を、蛍光シグナルの変化や数万個の速度でリアルタイムに解析すること

細胞外電位の変化を計測することで、リアルが可能である。更に、細胞集団の中から目的のタイムにモニタリングすることが可能である。

細胞のみを、生きたまま高精度に回収すること

また、任意の細胞領域に対し、特定の電気刺激が出来る。

を行うことも可能である。

（1）細胞分離装置（写真１）
・主な設備構成
ー FACSAria IIIセルソーター（6レーザー搭載、
13カラー検出器）（2）電気シグナル計測システム（写真２）
・主な設備構成ー 倒立蛍光顕微鏡－ 蛍光解析システム（高感度冷却CCDカメラ、
イメージングソフトウェアほか）－ 細胞外電位解析システム（64ch微小電極

写真1 細胞分離装置の外観

アレイ、記録解析ソフトウェアほか）－ 電気刺激システム（アイソレーター、マイクロマニピュレーターほか）【設置場所・時期・所管研究所】
我孫子地区P2管理区内・2012年3月
・環境科学研究所
写真2 電気シグナル計測システムの外観
102

大容量電力短絡試験設備－インパルス電流発生装置
設置目的

大容量電力短絡試験設備では、電力機器・電流を発生させ、配電設備の耐雷対策や避雷器

機材の安全性確認や特性評価を行うため、遮断の 性 能 検 証などの 短 絡 試 験 時に重 畳させる器等の短絡試験や短時間耐電流試験や、がいことができる。特に、高エネル ギー 雷 撃を模し装置、ケーブル類、変圧器等の耐アーク試験

擬した試 験 の 実 施に必 要となる発 生 可 能 電（直流／交流）および通電試験等を実施している。

流 値を増 大させるなど性 能 向 上を図るため

インパルス電流発生装置は、それを構成する

更新するものである。

重要な装置の一つであり、雷インパルス電圧・

概要・特徴

主な仕様

更新するインパルス電流発生装置では、大インパルス通電試験を実施する。特に、最近

容量電力短絡試験設備を用いた交流・インパの避雷器などの耐雷性能検証に供する、インル ス重 畳 試 験 、および 避 雷 器 単 体 の 大 電 流

パルス電流波高値の発生が可能である。

・定格

・構造

・公称電圧：800kV、最大充電エネルギー：240kJ

・全天候（屋外設置）
型、主コンデンサはギャップ

・インパルス電流波形：（波頭長／波尾長(μs)）
8(±10%)／20(±10%)・最大インパルス電流：±25kA（定格電圧98kVの
避雷器）
、
±50kA
（定格電圧8.4kVの避雷器）装置と分離して設置
・付属測定装置
・雷インパルス電圧用抵抗分圧器：1000kV
・同軸分流器：200kA

・インパルス電圧波形：（波頭長／波尾長(μs)）
1.2(±30%)／50(±20%)・最大インパルス電圧：±800kV【設置場所・時期・所管研究所】
横須賀地区・2011年7月・電力技術研究所

FRP円筒(ギャップ装置内蔵)
主コンデンサ

充電装置

写真 インパルス電流発生装置の外観
103

3 主要な新規研究設備

小型ゼオライトカラム試験装置
設置目的

東京電力福島第一原子力発電所の事故では、 テムを構築することが急務であった。
原 子 炉 建 屋 およびタービン建 屋に滞 留した

そこで、この除染システムの設計・運用に反3

約 2 0 万 m の 放 射 性 汚 染 水を除 染・脱 塩し、 映することを目的として、様々な種類のゼオラ
原子炉の冷却水として再利用することが第一

イトを装荷できる小型のゼオライトカラムをフェーズの最重要課題であった。除染システム

用いて実体系を模擬できる本試験装置を導入の構築にあたっては、汚染水に混入している海した。また、本試験装置でゼオライトカラムの塩や油分による、放射性核種の吸着剤である

破過曲線＊などの動的特性を把握することによゼオライトの吸着性能への影響が不明である

り、実機のセシウム除染挙動を解析予測できる

3

ことに加え、1200m /日の大容量で処理する

コードを開発することも目的としている。

必要があったため、これまでに実績のないシス

概要・特徴

・単段／複数段の切り替え：実機を模擬する4用のカラムを3段目に連結することにより、段のゼオライトカラム試験と解析コードを検

順次カラムを交換する）をバルブ操作により証するための単段でのゼオライトカラム試験

模擬することが可能である。

がいずれも実施可能である。

・長時間の連続試験対応：模擬汚染水中の濃度

・メリーゴーランドシステム：実機で運用されて条件により破過まで24時間以上要する場合

いるカラム交換方法（1段目のカラムが十分もあるため、液送りとサンプラーを自動化し、にCs等を吸着した際に、このカラムを取り外し、長時間の連続試験に対応可能である。

2段目のカラムを1段目とすると同時に、未使

主な仕様

（1）
カラム

(3)サンプリング

・可視性の高い透明アクリル製の円筒型（内径・カラムの出口には電磁バルブを取り付け、タイ

3cmと5cmの2種類）
で、取り外しが容易な構造

マーにより一定間隔で自動的に溶液を分取し、(2)計測系

チューブポンプ(EYELA SMP-23)でオートサ・カ ラ ム の 流 入 口 に 、流 量 計 ( 愛 知 計 器

ンプラー装置(EYELA DC-1500)に送られ、OF05ZZWIN)と圧力計(横河電気FP201)を装備

15cm3のバイアルに採取
・このサンプリングシステムを3系統に装備しており4つのカラムを連続で試験することが可能【設置場所・時期・所管研究所】
狛江地区・2011年5月・原子力技術研究所＊ 徐々に吸 着 飽 和に達し、ある経 過 時 間 後に、吸 着されないま

写真 小型ゼオライトカラム試験装置
104まで漏出し始める。これを破過といい、縦軸に流出濃度、横軸に通水時間をとった曲線を、破過曲線という。

小型ガラス溶融試験装置
設置目的

概要・特徴

本 装 置 は 、使 用 済 み 核 燃 料 の 再 処 理 工 程

目的とする。仮焼層の状態はガラス固化体のから発生する放射能を含む廃液(高レベル廃製造速度や性状に大きく影響するため、ガラ液)を、化学的に安定なガラスとともに固化さ

スの溶融速度や温度の制御等が仮焼層の状せる工 程（ガラス固 化 工 程 ）に関する試 験を態に与える効果を詳細に把握する。仮焼層を行うものである。特に、溶 融ガラス上 面に形安定に形成させることが、ガラス固化工程に成される、固化した廃液および廃棄物と原料おいて、最も重要であると考えられており、本ガラスが混在した層（仮焼層）が、除々にガラ装置で得られる成果は、今後の再処理工場のスの中に取り込まれる現象を観察することを運転に役立てられる。

本装置は、高レベル廃液をガラス固化する

電気を通電することにより加熱するジュール加熱方ためのガラス溶融炉内で、仮焼層における各種式を採用した。さらに、
模擬廃液とガラス原料を同溶融ガラス上面で仮焼層を生成させ、反応挙動の解明に係るデータ取得を目的とし、 時に供給し、実験室規模での連続供給式の小型ガラス溶融炉

炉を運転した状態で仮焼層をサンプリングできるを中心に構成される。

よう工夫している。

炉体は実機と同じくレンガ製とし、ガラスへ直接主な仕様

炉形式:液体供給式直接通電ジュール発熱型セ

液面深さ:Lレベル：132mm、Hレベル：150mm

ラミックメルタ（LFCM）

運転温度：溶融ガラス通常温度 約1150℃、最高接液部レンガ材質:Monofrax K-3レンガ

使用温度 約1,200℃

主電極材質:NCF690（または、相当インコネル材） 原料供給：連続供給
ケーシング材質:SUS304

ガラス流下：バッチ式

2

溶融表面積:0.0225m（150mm×150mm）【設置場所・時期・所管研究所】
狛江地区・2012年2月・原子力技術研究所

電源・制御盤

ガラス溶融炉排気系

写真 小型ガラス溶融試験装置
105

4.活動実績

107

4.活動実績 当所の2011年度における活動実績を以下に示す。
1

人 的 資源

事務

研究

12％

13％

88％

土木
・
建築

2 0 1 2 年 3 月3 1日現 在 、要 員は835名で、このうち、研究系が736名、事務系が99名である。

14％

16％

機械

10％

化学

電気

研究員の分野別内訳は図1の通り

生物

で 、幅 広 い 分 野にわたって 構 成

研究支援
・
管理

されている。また、当所の役職員の博士号取得者は、366名で、内、

社会
・
経済

環境
科学

情報
・
通信

6％

15％

7 7％が 工 学 系 、1 0％が 理 学 系
である。

6％

8％

原子力
工学

6％

6％

図1 要員分野別内訳

2

研 究 報告書

合計595件の「電力中央研究所報告」等を取りまとめた。このうち研 究 報 告 等 4 6 4 件 、電 力 会
社 や 国 から の 受 託 報 告 が 1 3 1
件 で ある。分 野 毎 の 内 訳 を 図 2に示 す 。公 開して いる研 究 報 告等の件名は後述の付表（1）に掲載した 。これら研 究 報 告 等 の 本

4％

14％
7％
2％

8％

先端的 社会・
電力施設 基礎研究 経済
建設・保全

14％
環境

情報・通信
需要家エネルギーサービス

新エネルギー
化石燃料発電

電力流通

原子力発電

8％

7％

文およびリーフレット＊は当所の16％

ウェブ サ イトよりダ ウン ロ ード

20％

できる。

図2 報告書分野別内訳＊ 本文とリーフレットの公開時期は異なる場合がある。

3

論 文 発表

合計1,407件の研究論文を
学 会 誌 、学 術 誌 、学 会 大 会 等 に13％て発表した。うち、査読付き論文は383件である。研究論文全体の 分 野 毎 の 内 訳 を 図 3に示 す 。
論 文 の 件 名 は 当 所ウェブ サイトの｢研究成果／報告書など｣の 論
文 デ ー タ ベ ー ス に 収 録して い
る。

11％

14％

3％

先端的
基礎研究

社会
・
経済

14％

電力施設
建設・保全

環境

情報・通信
新エネルギー

需要家エネルギーサービス

化石燃料発電

電力流通

2％

原子力発電

6％

10％
21％
図3 論文分野別内訳

108

6％

11％

4

35％

電力等

13％

4-1

大学

メーカ

研究協力・交流
共同研究

総計192件の共同研究を実施した。共同研究先の内訳は図4に

海外示すように大 学 が 3 5 % 、国 等 の国研・団体

研究所が19%などとなっている。

22％
19％
図4 共同研究先分類

EURATOM
BAM
CEPRI

IAEA

SGEPRI
KEPRI

NAGRA

KPX
SJTU

CEA

EPRI

KSGI
TPC

KERI
SwRI

NuSTA
SIIT
PTPLN

ESKOM

図5 研究協力協定を締結している主な機関
欧州原子力共同体（EURATOM）は、欧州地区に位置する。

CSIRO

4-2

主な国際協力・交流

海外の研究機関等と共同研究、
情報交換および人的交流を進めている。図5 に国際協力協定を締結している主な機関を、表1に主な国際協力・交流先を示す。

109

4.活動実績 当所の2011年度における活動実績を以下に示す。
表1

主な国際協力・交流先研究協力協定を締結している主な機関
アジア
韓国電力研究院 (KEPRI)
韓国電気研究院（KERI）
韓国電力取引所（KPX）
韓国スマートグリッド事業団（KSGI）
台湾電力公司 (TPC)
台湾核能科技協進会（NuSTA）
アメリカ
米国電力研究所（EPRI）
ヨーロッパ
欧州原子力共同体（EURATOM：EU）
スイス放射性廃棄物管理組合（NAGRA）
フランス原子力庁（CEA）
オセアニア
豪州科学産業研究機構（CSIRO）
アフリカ
南アフリカ電力公社（ESKOM）

タマサート大学シリントーン国際工科校（SIIT：タイ）
中国電力科学研究院（CEPRI）
国網電力科学研究院（SGEPRI：中国）
上海交通大学（SJTU：中国）
インドネシア国有電力会社（PT PLN）

サウスウェスト研究所（SwRI）
ドイツ連邦材料研究所（BAM）
国際原子力機関（IAEA）

共同研究を実施している主な機関
アジア
台湾電力総合研究所（TPRI）
APEC 気候センター（APCC：韓国）
アメリカ（近隣国含む）
イリノイ大学応用地域経済研究所 (REAL)
米国電力研究所（EPRI）
アイダホ国立研究所（INL）
米国大気研究センター（NCAR）
米国大気研究大学連合（UCAR）
ヨーロッパ
フランス原子力庁（CEA)
フランス電力公社 (EDF)
フランス放射性廃棄物管理公社（ANDRA）
スウェーデン核燃料廃棄物管理会社 (SKB)
Studsvik Nuclear（スウェーデン）フォン・カルマン流体力学研究所（VKI：ベルギー）
スイス放射性廃棄物管理共同組合 (NAGRA)
VaasaETT（フィンランド）
ポシバ社（POSIVA：フィンランド）
チェコ放射性廃棄物貯蔵庁 (RAWRA)
ブラチスラバ コメンスキー大学（スロバキア）
国際原子力機関（IAEA：オーストリア）
オセアニア
ジオダイナミクス社
カーティン技術大学
その他（複数機関が関与しているもの）
モンテリコンソーシアム

ボゴール農科大学（SBRC：インドネシア）

ニューメキシコ工科大学
米国原子力規制委員会（USNRC）
ローレンス・バークレー国立研究所 (LBNL)
カナダ核燃料廃棄物管理機関 (NWMO)

アーヘン工科大学（RWTH：ドイツ）
超ウラン元素研究所（ITU：ドイツ）
カールスルーエ研究所 (FZK/INE：ドイツ )ドイツ原子力サービス（GNS）
ドイツ連邦材料研究所（BAM）
Forschungszentrum Dresden - Rossendorf (FZD：ドイツ )ドイツ連邦経済技術省（BMWi）
ドレスデンライプニッツ個体・材料研究所（ドイツ）
イェナフリードリッヒ・シラー大学（ドイツ）
トリノ工科大学（イタリア）
イタリア国立研究評議会
トウェンテ大学（オランダ）
ゼロジェン（ZeroGen Pty Ltd）

ハルデン炉プロジェクト

国際機関への参加
欧州電気事業連合会（EURELECTRIC）
東アジア・西太平洋電力協会（AESIEAP）
世界原子力協会（WNA）
110

電力研究国際協力機構（IERE）
EMTP DCG 委員会

5

研究発表会等

以下の研究発表会を開催した。
●電力中央研究所

震災対応報告会「原子力災害からの復旧・復興支援活動について」
2011年11月10日

東京（イイノホール）●エネルギー・環境セミナー
2011年 11月26日

大阪市

大阪市立総合生涯学習センター

2012年

横浜市

神奈川県立地球市民かながわプラザ（あーすぷらざ）

6

1月21日

産業財産権

特許登録は170件、出願は計97件であった。特許・ノウハウの新規の実施許諾件数＊は11件であった。

7

ソフトウェア

当所では著作権管理のためのソフトウェア登録制

要請に応じて使用許諾を実施している。新規の登度を設けている。また、これらのソフトウェアについ録 と使 用 許 諾 は 、そ れ ぞ れ 9 2 件 お よ び 2 9 9 件ては電気事業者やその他の営利企業、大学などの（716本）
であった。

8

その他

当所あるいは当所の役職員が執筆・編集した主な

平成7年度より本格運用を行っているインターネット

出版物は5件、当所役職員が受けた主 な 外 部 表 彰

上 の 電 中 研 ホ ー ム ペ ー ジ を 引 き 続 き 運 用した 。

は 4 9 件（ 延 べ 6 7 名 ）で 、そ れぞ れ付 表 (2)および

当「電中研World Wide Webインフォメーション(3)に示す。また、当所の公刊物の一覧を付表（4） サービス（http://criepi.denken.or.jp/）」でに示す。
一 般 からも 検 索 で き る 情 報 サ ー ビ スとして 、は、公開可能な研究報告の要旨、ならびに「電中研ニュース」等の広報情報を提供している。

４ 活動実績

＊ 許諾した知的財産権・ノウハウ数に基づく件数

111

付表
（1）
研究報告等
■1.社会・経済分野

112

報告書番号

種別

報告書名

L11005

研究報告

ルール遵守促進対策立案に向けたヒューマンファクター事象分析支援方策の検討

弘津祐子

L11012

研究報告

若手従業員の危険感受性に関する検討

廣瀬文子

L11015

調査報告

安全文化の今後の方向性に関する検討 －安全文化、高信頼性組織、レジリエンスの概念整理から－

長谷川 尚子L11017

研究報告

職位と組織風土が個人の安全意識・行動への影響要因に及ぼす差異の検討（その2）－安全活動等の水平展開は一律の効果をもたらすか－長谷川 尚子Y11001

調査報告

米国各州の再生可能エネルギー電力買取制度（FIT） －買取価格の決め方と費用回収規定－

佐藤佳邦

Y11002

研究報告

プラント従業員の業務に関する繁忙感、やりがい、やらされ感の検討 －業務状況と組織風土が及ぼす影響－三沢良

Y11003

研究報告

市民と専門家のリスク認知の違い土屋智子

Y11004

研究報告

わが国産業の生産効率性に与える集積の経済の実証分析

大塚章弘

Y11005

研究報告

エンドユース技術を組み込んだ世界統合評価モデル（BETモデル）の開発

山本博巳

Y11006

研究報告

地方自治体による地球温暖化対策に対する意識分析－家庭部門への低炭素型設備の導入義務化は可能か－

田頭直人

Y11007

研究報告

LNGの効率的利用に向けたLNG基地間接続効果の定量分析

筒井美樹

Y11008調査報告

気候工学（ジオエンジニアリング）の研究開発とガバナンスに関する海外動向の分析

杉山昌広

Y11009

研究報告

電気事業の構造改革に関する経済性分析

後藤美香

Y11010

調査報告

欧州における送電部門アンバンドリングの現状と評価後藤美香

Y11011

研究報告

情報提供場面における信頼形成過程の検討 －相互信頼または相互不信の循環に関する実験研究－

小杉素子

Y11012

調査報告

長期的視点に基づく送配電料金収入の規制方式のあり方と課題－英国の新たな規制方式RIIOからの示唆－

服部徹

Y11013

調査報告

電気料金の国際比較と変動要因の解明

筒井美樹

Y11014

研究報告

家庭における2011年夏の節電の実態

西尾 健一郎Y11015

調査報告

新築住宅市場における省エネルギー・断熱技術の採用率や満足度

西尾 健一郎Y11016

研究報告

電気料金メニューおよびスマートメーターを用いた電力需給対策に関する家庭用需要家の意向

後藤

久典

Y11017

調査報告

イギリスの全面自由化後の低所得者向け電気料金 －2008年－2011年の「社会福祉料金」の経験－佐藤佳邦

Y11018CRIEPIREPORT

Impacts and Lessons from the Fully Liberalized European Electricity Market －Residential Customer Price, Switching and Services

蟻生

俊夫

Y11020

研究報告

土地利用の変化が農林業の多面的機能に与える影響

林直樹

Y11022

調査報告

東日本大震災の経済影響と復旧状況に関する実態調査－岩手県・宮城県に立地する企業を対象として－中野

一慶

Y11023

研究報告

我が国の原子力停止の状況における火力燃料費の増加とその変動リスク

遠藤操

Y11024

研究報告

福島第一原子力発電所事故が提起した我が国原子力損害賠償制度の課題とその克服に向けた制度改革の方向性

田邉朋行

Y11025

研究報告

風力電源大量導入を考慮した多地域・多時間帯の火力電源運用プログラムの提案

古澤健

Y11026

研究報告

電力供給地域における景気循環の構造変化

林田

元就

Y11027

調査報告

東日本大震災・被災地におけるエネルギー利用実態調査 －震災後1ヶ月間の在宅被災者の対応行動－

朝野賢司

Y11028

調査報告

COP17の結果と今後の温暖化対策の国際枠組み－指導国なきGゼロ化する世界と2020年以降の新枠組みへの示唆－

上野貴弘

Y11029

研究報告

東日本大震災後の住宅用太陽光発電に対する消費者選好の分析－固定価格買取制度、非常時利用に注目して－後藤

久典

Y11030

調査報告

米国における性能基準型物理的防護システムの構築手法と日本への含意－Sandia国立研究所の手法の検討を通じて－

稲村

智昌

Y11031

調査報告

中国はシェールガスの開発技術を獲得できるか上野貴弘

Y11034

研究報告

食品スーパーにおける2011年夏の節電の実態

木村宰Y11035

研究報告

地域における広域連携の形成過程にみるアクターの役割－関西広域連合および東北のグランドデザイン形成のケーススタディ－

馬場健司

Y11036

調査報告

米国における発送電分離が電気事業に与えた影響

服部徹－新入社員の危険感受性の特徴－－2009年度調査結果報告－－わが国電気事業の費用構造分析－－主要国の電気料金を巡る事情を踏まえて－－主要な自由化州を対象とした事例調査－

主報告者氏名■2.環境分野
報告書番号

種別

N11003CRIEPIREPORT

報告書名

主報告者氏名Prediction of CO2 migration in the proposed CO2 storage site of ZeroGen, Australia

末永弘N11008

研究報告

埋立処分石炭灰のコンクリート用混和材としての適用性評価－同一発電所の既成灰を対象とした基礎的検討－

山本

武志

N16

総合報告

我が国の地質的特徴を踏まえたCO2地中貯留技術の開発

海江田 秀志

R11012

研究報告

画像解析を用いた水中画像からの魚類計測

堤

富士雄

V03

総合報告

懸濁物質が魚類に及ぼす急性影響

岩田

仲弘

V04

総合報告

中間周波磁界の生物影響評価

根岸正V11001

研究報告

森林における土壌侵食量評価のための林内雨運動エネルギーモデルの開発

中屋耕

V11004

研究報告

トマトのロックウール栽培と土耕栽培における温室効果ガス発生量の比較

吉原利一

V11005研究報告

中間周波磁界の生物影響評価－発生段階の進んだ鶏胚による20kHzまたは60kHz磁界の発生毒性評価－

西村泉

V11006

調査報告

各国におけるCCSに係る長期的責任の取り扱い

下田昭郎

V11007

調査報告

利水施設における淡水付着性二枚貝の汚損対策に関する文献調査中野大助

V11008

研究報告

フジツボ類の着生フェロモンに関する研究－着生フェロモンの精製・構造解析と生産方法の確立－

遠藤紀之

V11009

研究報告

薬剤による付着生物防除古田

岳志

V11010

研究報告

水・土砂流出に影響する流域環境の評価 －地理情報にもとづく裸地発生可能性評価手法の開発－

阿部聖哉

V11011

研究報告

送電鉄塔におけるカラスの営巣利用の実態とカラス用対策品の効果

竹内亨

V11012

研究報告

超音波センサーによるクラゲ検知システムの開発

野方靖行

V11013

研究報告

微細藻類によるバイオ燃料生産のための基礎的検討（その1）－炭化水素生産藻Botryococcus braunii Showa株の安定的培養法の確立と増殖特性の把握－

芳村

毅

V11014

研究報告

環境アセスメントにおける生物多様性保全のための調査手法の開発－遺伝学的手法を用いた生息地の分断化の評価－

小林聡

V11015

調査報告

緑地の生物多様性価値評価に関する調査報告富田基史

V11016

研究報告

実在都市キャニオンにおける温熱・風環境に関する数値シミュレーション

道岡

武信

V11019

調査報告

気候感度の不確実性に関する科学的知見と地球温暖化緩和策の考え方

筒井純一

V11020

研究報告

粘土鉱物の懸濁水中で培養したワカメの光合成と成長

本多

正樹

V11021

研究報告

微細藻類によるバイオ燃料生産のための基礎的検討（その2）－炭化水素生産藻Botryococcus braunii Showa株の増殖モデルの構築－

本多正樹

V11022

研究報告

無線認識技術を用いたアユの行動特性に関する室内実験山本亮介

V11023

研究報告

河川生態系モデルの開発

松梨史郎

V11025

研究報告

我が国のダム・湖沼におけるカワヒバリガイの生息の可能性

小林卓也

V11026

研究報告

環境中に拡散した放射性物質対策に関する基礎的検討（その1）
空間線量率の測定による汚染分布状況の把握

吉原利一

V11027

研究報告

環境中に拡散した放射性物質対策に関する基礎的検討（その2）木本性植物近傍の空間線量率と植物体の放射性セシウム濃度

吉原利一

V11028

研究報告

ナンキンハゼの油脂生産量の推定

松村秀幸

V11030

研究報告

林床被覆が森林斜面における土壌流出プロセスにおよぼす影響若松孝志

V11031

研究報告

遺伝情報を用いた付着生物幼生の動態観測

野方靖行

V11032

研究報告

海洋の溶存鉄濃度分布の数値シミュレーション－有機配位子の空間分布導入によるモデルの高度化－

三角和弘V11033

研究報告

地熱発電開発と温泉事業との相互理解と地域共生に向けた方策

窪田 ひろみV11034

研究報告

野生動物カメラトラップ法の高度化 －単一カメラ画像の3次元座標化による動物サイズ計測－竹内亨

V11037

研究報告

バイオ燃料生産に向けた油脂抽出技術の開発 －超臨界流体を利用した植物油脂抽出の可能性評価－

土屋

陽子

V11039研究報告

ダム堆砂の要因分析と衛星データを用いた堆砂量推定手法の開発

石井孝

V11040

研究報告

海浜カメラ観測システムの開発と実証吉井匠

V11041

研究報告

河川生物の生息環境評価におけるバイオマーカー適用の可能性

今村正裕－フジツボおよびイガイ類幼生に対する塩素の影響－－発電所構内緑地への適用を想定して－－流量変動に対する応答－－付着藻類と栄養塩類の挙動を中心として－113

報告書番号

種別

報告書名

V11042

研究報告

天然由来成分による海水ウランの捕集技術の開発

V11044

研究報告

V11046－ウラン吸着能の向上策の評価－

主報告者氏名田中伸幸

水中セレンの簡易モニターの開発（その4） －オンラインセレンモニターの開発と実証－

正木

浩幸

研究報告

水温変動と濁水に対する水生生物のバイオマーカーの応答鈴木

準平

V11048

研究報告

中山間地農業生産における温室効果ガス発生量の日変動・年変動と影響因子の解明

吉原利一

V11049

研究報告

海洋酸性化に対する生物応答の解明（その2） －単離植物プランクトン株を用いた培養試験－

杉江

恒二

V11050

研究報告

次世代PCBバイオセンサーの開発（その2）－マイクロ流体デバイスを用いた絶縁油中PCB分析の簡易・迅速前処理法－

青田

新V11051

研究報告

経年資材と新規資材を用いたトマト栽培における温室効果ガスの発生量と菌叢変動の比較

橋田 慎之介

V11052

研究報告

環境中に拡散した放射性物質対策に関する基礎的検討（その3）－GM計数管を用いた土壌中の放射性物質の分布特性評価－

長岡亨

V11053

研究報告

わが国の光化学オキシダントに対する国内外発生源寄与の解析

速水洋

V11054

研究報告

福島第一原子力発電所から放出された放射性物質の大気中輸送・沈着計算

速水洋

V11055

調査報告

風力発電施設が鳥類に与える影響とその評価手法に関する文献調査北村亘

V11056

研究報告

フライアッシュ中の微量元素が作物の生育に及ぼす影響

寺添斉V11057

研究報告

地球システムモデルCESM1を用いた気候安定化シナリオに基づく気候と炭素循環の長期変化予測

野原大輔

V11058

研究報告

河川流域降水量の気候的確率密度関数

門倉真二

V11059

研究報告

脱硫排水に適用可能な生物学的セレン酸還元装置の開発－運転条件の確立と実排水に対する処理特性の評価－

庄司

仁

V11060

研究報告

海洋レーダによる外海域の冬季流動観測の適用性

坂井伸一

V11061

調査報告

海洋レーダによるリアルタイム流動監視システムの実用性

坂井伸一

V11062

研究報告

水浸漬による石炭灰中微量物質の溶出性の変化と土工材料への適用に関する基礎検討

井野場 誠治V11064

研究報告

南北１次元エネルギー収支モデルの開発と適用 －様々な放射強制力に対する平衡気候感度の評価－

西澤慶一

V11065研究報告

中間周波磁界の生物影響評価

中園聡－推定手法の評価－－若狭湾東部海域の流動解析－－ヒト培養細胞を用いた染色体異常試験による遺伝毒性評価－■3.需要家エネルギーサービス分野

114

報告書番号

種別

報告書名

H11011

研究報告

電気自動車のための車載駆動回路を用いた高速交流充電方式の提案と基本動作の実証

名雪琢弥

H11028

研究報告

電磁誘導方式による双方向非接触給電回路を用いたV2H基本モジュールの試作

名雪琢弥

H11029研究報告

需要家端に分散配置する無効電力補償装置μSTATCOMの開発（その1）－概念と試作機による基本性能の検証－

福島 健太郎H11030

研究報告

需要家端に分散配置する無効電力補償装置μSTATCOMの開発（その2）－太陽光発電および電気自動車普及時の需要家電圧調整の検討－

樺澤 祐一郎M11001

研究報告

無着霜ヒートポンプ給湯システムに関する研究開発
第一報：システムの考案とサイクルシミュレーション

張莉

M11005

研究報告

産業用小容量温風生成CO2 ヒートポンプの開発

橋本克巳

M11007

研究報告

低沸点媒体による未利用エネルギー活用システム向け熱効率解析ソフトウェアの開発

中尾

吉伸

M11023

研究報告

電気自動車の性能評価技術

岩坪 哲四郎Q11014

研究報告

全固体型リチウムイオン電池の開発（Ⅸ)－ラミネート電池への参照極導入手法の検討とサイクル特性の改善－

庄野久実

Q11015

研究報告

太陽光発電出力平滑化運転におけるリチウムイオン電池寿命推定法の検討

小林

陽

Q11017

研究報告

全固体型リチウムイオン電池の開発（Ⅷ） －フェノール系酸化防止剤による正極特性の改善－

田渕雅人

Q11020

研究報告

全固体型リチウムイオン電池の開発(Ⅶ)－正極のサイクル特性改善に向けた劣化要因の特定と改良－

小林

剛

Q11022

研究報告

リチウムイオン電池劣化解析手法の開発(Ⅲ) －複合正極における活物質の容量分離手法の提案－

小林

剛

R11003

研究報告

高圧需要家から流出する高調波電流の電圧ひずみ抑制効果

雪平

謙二

R11004

調査報告

ドイツ技術者協会における業務用厨房の換気量設計基準

宇野朋子

R11005

研究報告

業務用電化厨房にふさわしい換気設計手法に関する研究（その1）換気性能試験設備の開発

岩松俊哉－電費シミュレーション基本モデルの開発－

主報告者氏名

報告書番号

種別

R11006

研究報告

R11009

研究報告

R11016
R11017

報告書名
業務用厨房におけるエネルギー消費・温熱環境の詳細計測調査

主報告者氏名－電化改修前後の比較－

上野剛

高圧需要家から流出する高調波電流の電圧ひずみ抑制効果（その2） －重負荷期と軽負荷期の相違－

雪平

謙二

研究報告

業務用電化厨房にふさわしい換気設計手法に関する研究（その2）気流擾乱の把握のための実厨房における調理者の行動分析

宇野

朋子

研究報告

家庭用エアコンの熱源特性モデルの開発

上野

剛

R11023

研究報告

業務用電化厨房にふさわしい換気設計手法に関する研究（その3）
排気フードの捕集率に及ぼす擾乱発生板の移動頻度と速度の影響

岩松

俊哉

V11017

研究報告

植物工場の温熱空気環境評価（1） －ヒートポンプを熱源とした温室内の温熱空気環境－

後藤文之V11018

研究報告

植物工場の温熱空気環境評価(その2) －植物が栽培されていない条件下での数値シミュレーション－

道岡

武信

V11024

研究報告

業務用電化厨房機器からのオイルミスト排出実態の把握及びトレーサオイルミスト発生システム
による粒径分布の模擬田中伸幸

V11035

研究報告

省エネルギー植物生産技術の開発(4)後藤

文之V11043

研究報告

次世代光源の作物生産への適用－レタス栽培における有機ELの適用性評価とLEDによる光質育苗がトマトの生育に与える効果－

庄子

和博

Y11021

調査報告

電気自動車の蓄電機能と家庭用蓄電池に対する一般消費者の意向

田頭直人

Y11032

研究報告

電気自動車の家庭への普及ポテンシャル－航続距離・費用・充電設備からみた移行可能性－

土屋

依子

報告書名

主報告者氏名－その3：デフロストを含む暖房時のモデル化－－レタス連続栽培における肥料成分の削減－■4.電力流通分野
報告書番号

種別

H06

総合報告

発変電所および地中送電線の耐雷設計ガイド（2011年改訂版）

新開

裕行

H07

総合報告

送電用避雷装置適用ガイド

三木恵

H11001

研究報告

自然ガスを使用した次世代ガス絶縁機器の絶縁設計－ガス／固体ハイブリッド絶縁方式における被覆導体接続・支持スペーサの試作と絶縁性能評価－

五島久司

H11002

研究報告

テラヘルツ波による塗膜下鋼材発錆の検出布施則一

H11003

研究報告

直流アークによるOPGW素線溶損特性の計算手法の開発

岩田幹正

H11006

研究報告

短距離地中ケーブルの線路定数の評価

野田琢

H11008

研究報告

雷ハザード・リスク評価プログラムの高度化－配電設備および風力発電設備の雷リスク評価モジュールの開発－

新藤孝敏

H11009

研究報告

電力系統瞬時値解析プログラムの開発（その5）－大規模疎行列LU分解アルゴリズムの改良によるXTAPの高速化－

米澤

力道

H11010

研究報告

短波尾インパルス電圧波形における配電用がいしのスパークオーバモデルの提案

石本

和之

H11013

研究報告

6.6kV配電線のがいし金具の接触不良箇所で発生する火花放電の特性－低発生頻度パルス性電波雑音の評価手法の提案－

宮島

清富H11015研究報告

低圧制御回路の開閉サージ特性

立松

明芳

H11016

研究報告

66kV送電用酸化亜鉛型避雷アークホーンのフラッシオーバ特性（その1）－標準雷インパルス電圧による動作特性と等価ギャップ長の評価－

三木

貫H11017

研究報告

夏季における500kV送電線への雷撃特性

三木恵

H11021

研究報告

プラズマ溶融処理におけるコバルトの核種挙動－ニッケル含有金属非放射性模擬廃棄物を用いたコバルト残存率解明と推定モデルの提案－

古川静枝

H11022

研究報告

電気所に設置されるICT機器のイミュニティ試験法(1)－伝導性ノイズに対するIP機器のイミュニティ試験法の評価－

山崎健一

H11023

研究報告

低圧制御回路の雷サージ特性 －その5
－VSTLと回路解析の連成計算に基づくサージ解析プログラムの開発－

立松

明芳

H11024

研究報告

低圧配電システムの雷ハザード評価技術の開発－（配電－需要家－通信）回路の雷サージ特性とそれを基にした雷ハザード評価－

浅川聡

H11025

研究報告

接触電流による体内電界評価とその電気安全への適用－電磁界防護における計算手法を用いた電気安全パラメータの算出－

山崎健一

H11026

研究報告

温度履歴解析に基づいた66～275kV油入変圧器の絶縁紙の劣化推定手法

水谷嘉伸

H11027

研究報告

周波数応答解析（FRA）による変圧器巻線異常診断－共振周波数感度解析を用いた異常様相・異常量の診断手法－

宮嵜悟

H11031

研究報告

高周波信号伝搬特性に基づく電力ケーブルでの効果的な部分放電測定手法の提案

高橋俊裕

H11032

研究報告

電力流通設備の維持・更新計画策定支援プログラムの開発（Ⅴ）－設備量経年分布を考慮した保守計画評価手法の提案－

高橋紹大－測定手法の考案と計算手法の検証－－GIS断路器開閉による急峻波サージの影響－

115

報告書番号

種別

報告書名

主報告者氏名H11033

研究報告

磁気遮へい型超電導限流器用素子における超電導性能およびエネルギー処理性能の向上

市川路晴

H11034

研究報告

電線共同溝内におけるアーク短絡故障時の圧力上昇・伝搬解析モデルの構築

宮城吏

H11035

研究報告

CVケーブル絶縁破壊前駆遮断試験における絶縁最弱点箇所位置標定手法の改良

高橋俊裕

R11002

研究報告

短絡状ブランチを含む電力系統のＹ行列演算アルゴリズム

田中

和幸

R11008研究報告

配電系統用保護リレー整定・協調支援システムの開発－電流駆動型リレーと電圧駆動型リレーが混在する場合の協調判定論理の開発－

亀田秀之

R11010

研究報告

PV 大量導入がLFC へ与える影響に関するシミュレーション検討－長周期の予測誤差の考慮と適切なAR低減方策の検討－

天野博之

R11013

研究報告

系統電源以外のリソースによる予備力提供の効果の評価－系統電源利用率改善の観点からの評価手法の提案－

永田真幸

R11018

研究報告

半導体直流遮断器により直流線路事故を除去可能とした自励式電圧形変換器による直流送電システム

佐野 憲一朗R11021

研究報告

フルブリッジセルを用いたモジュラーマルチレベル変換器による直流送電システムの制御保護方式－直流事故時の事故電流を抑制可能な制御方式の提案－

菊間俊明

R11025

研究報告

配電系統総合解析ツールの開発（その1）－PV大量導入に対応する配電・需要家機器動作解析プログラム－

上村

敏

R11026

研究報告

住宅用太陽光発電の不平衡大量連系による配電系統の電圧管理への影響

上村

敏

R11027

研究報告

配電系統電圧調整機器の適用性評価－PV出力変動時のタップ制御機器の効果限界とSTATCOMの必要容量－

岡田

有功

R11028

研究報告

インバータシミュレーションプログラムの開発（その3） －SiC-JFETモデルの開発－

岡田

有功

R11030

研究報告

ヒートポンプ式給湯機と電力貯蔵装置による太陽光発電余剰活用法－需要地系統大での出力上限値決定法－

大嶺 英太郎R11033

研究報告

電力流通設備の保守・更新計画検討支援プログラムの機能向上－作業停止時のリスクおよび新型設備への更新の考慮－

竹原

有紗

R11035

研究報告

太陽光発電自立運転時の特性評価

浅利真宏■5.原子力発電分野

116

報告書番号

種別

報告書名

主報告者氏名H11007

研究報告

熱・放射線ストレスによるケーブル絶縁体の劣化特性の調査および新劣化モデルの考案

布施

則一

H11020

研究報告

レーザーを用いたキャニスタ付着塩分計測技術の開発

江藤修三

L11001

研究報告

福島原子力発電所事故での食品安全規制の課題と改善策

浜田信行

L11002

研究報告

微小試料を用いたマイクロビームX線回折による燃料被覆管酸化膜の結晶ひずみ解析法

澤部孝史

L11004

研究報告

使用済燃料キャスク内の収納体数増加手法の検討（3）燃料集合体からの漏洩中性子数の定量測定

名内泰志

L11006

研究報告

最適評価コードTRACEの流動振動現象への適用性－自然循環BWRのフラッシング誘起密度波振動現象を対象とした検証－

古谷正裕

L11007

研究報告

配管減肉予測ソフトウェアFALSETの開発

米田

公俊

L11008

研究報告

フライアッシュ混合セメント硬化体中の陰イオン拡散挙動

千田太詩

L11009

研究報告

金属燃料乾式再処理プロセスのマスバランス評価とプラント概念設計

木下賢介

L11010

研究報告

主蒸気配管分岐部における音響共鳴現象の評価（その2） －蒸気流中の共鳴周波数予測手法の提案－

内山雄太

L11011

研究報告

サブチャンネルボイドセンサによるバンドル内気液二相流の局所計測および流動特性の評価

新井崇洋

L11014

研究報告

気泡追跡法による個別気泡の三次元気泡速度計測手法の開発

金井大造

L11016

研究報告

フラッシングエロージョンの評価手法の構築

森田良

L11018

研究報告

共通原因故障の事例分析判断ガイドとパラメータ不確かさ評価手法の提案

吉田智朗

L11019

研究報告

軽水炉MOX燃料の核分裂生成ガス放出挙動の解明－核分裂生成ガス放出挙動と微細組織変化の相関－園田健L11020

研究報告

水素ガス発生に及ぼすセメント水和物試料中の水分の存在状態の影響

高橋賢臣

L11021

研究報告

被覆管の微細組織観察と腐食・水素吸収への影響因子の検討－その2 照射ジルカロイ-2中の元素分布測定－

澤部孝史

N11002

調査報告

沿岸域堆積軟岩地点での物理探査データの複合解析(その1)－二粒子モデルを用いた弾性波速度と比抵抗の組み合わせ解釈－鈴木浩一－同軸照射方式の適用－－拡散係数の空隙構造依存性－

報告書番号

種別

N11016

研究報告

N11017

報告書名

主報告者氏名送電線での着雪シミュレーション解析コードSNOVALの開発－斜風を考慮しうる着雪成長モデルの構築－

江口

譲

研究報告

自然電位探査法による岩盤の酸化還元状態評価法の提案

窪田健二

N11021

研究報告

イオン交換水で飽和したベントナイト系材料の透水性と膨潤特性に及ぼす熱影響に関する実験
的検討

横山

信吾

N11027

研究報告

使用済燃料輸送・貯蔵用鋳鉄キャスクのASME規格化

三枝利有

N11028

研究報告

コンクリートキャスクのキャニスタ表面付着塩分量評価(その2)－実環境での気中塩分量および付着塩分量測定試験－

亘

真澄

N11031

研究報告

数値シミュレーションによる着氷雪電線周りの流れ場の把握

松宮央登

N11033

研究報告

堆積軟岩における原位置加熱実験（その4）－ 不飽和条件を想定した岩盤の挙動把握と数値解析およびひずみ計測手法の適用性評価 －岡田

哲実

N11035

研究報告

締固めたベントナイトの吸水膨潤過程のモデル化（その2）－飽和・不飽和ベントナイトの膨潤モデルの提案とその検証－

田中幸久

N11036

研究報告

堆積軟岩における原位置加熱実験（その5）－比抵抗トモグラフィ法を用いた高温・不飽和帯進展状況のモニタリング－窪田健二

N11037

研究報告

遠心力載荷装置を用いた高レベル放射性廃棄物処分場周辺の長期挙動評価（その3）－等温条件の模型試験に対する水・応力連成解析－

澤田昌孝

N11038

研究報告

高レベル放射性廃棄物等の処分地選定のための概要調査技術に係わる実証研究（その2）－沿岸域堆積軟岩地点における地質環境モデルの構築と地表物理探査手法の検証－近藤浩文

N11040

研究報告

遠心力載荷装置を用いた高レベル放射性廃棄物処分場周辺の長期挙動評価（その2）－ニアフィールド模型試験法の確立と等方応力拘束条件下における長期挙動－西本壮志N11043

研究報告

地下岩盤の地化学環境調査・評価技術の開発(その3)－六ヶ所サイト地下空洞周辺での地化学環境調査手法の適用性検討－

大山隆弘

N11044

研究報告

キャニスタSCC防止に対する塩分流入低減装置の開発（その2） －塩分流入低減装置の適用性評価－

竹田浩文

N11057

研究報告

コンクリートキャスク方式による使用済燃料貯蔵の実用化研究－304Lステンレス鋼キャニスタ蓋溶接部における画像化による超音波探傷試験の適用性評価－後藤

将徳

N11062

研究報告

熱的経年変化による水分逸散したコンクリートの力学的特性に及ぼすひずみ速度依存性の評価

白井

孝治

N17

総合報告

地震動評価のための硬質地盤における減衰評価とその体系化佐藤浩章

Q11003

研究報告

表面加工層を有する316Lステンレス鋼の高温水中での酸化皮膜の成長過程

友澤

方成Q11008

研究報告

高温水中SCC発生に及ぼす塑性ひずみ分布と応力分布の影響

三浦

靖史

Q11011

研究報告

ニッケル基合金溶接部の欠陥深さサイジングに対する超音波探傷法の適用性評価－第３報：フェーズドアレイUTによる欠陥深さ測定法の構築－

平澤泰治

Q11016

研究報告

炉内環境モニタリング用金属/酸化物参照電極の開発

橋本

資教

Q11019

研究報告

原子炉圧力容器鋼の中性子照射脆化に対する照射温度の影響－UCSB IVARプログラム材のアトムプローブ分析－西田憲二

Q11021

研究報告

一般化積層欠陥エネルギーを用いた溶質元素の転位芯構造の計算－二元系鉄合金の転位芯構造－大沼敏治

Q11023

研究報告

高温純水中の低合金鋼の高応力拡大係数条件におけるSCC進展特性に及ぼす応力拡大係数速度の影響

新井拓Q11025

研究報告

単相流および二相流条件での水化学が配管減肉挙動へ及ぼす影響藤原和俊

Q11026

研究報告

熱時効された圧力容器モデル合金の硬化に及ぼす固溶元素の影響

土肥謙次

V11002

研究報告

福島第一原子力発電所から漏洩した137Csの海洋拡散シミュレーション

津旨

大輔■6.化石燃料発電分野
報告書番号

種別

報告書名

M11002

研究報告

ガスタービン動翼の膜冷却効率に及ぼす内部冷却リブと孔後方突起の影響酒井英司

M11003

研究報告

微粉炭燃焼時における硫化水素生成特性の評価

辻博文

M11004

研究報告

CO2回収型高効率IGCCシステムにおけるガスタービン燃焼特性－第３報 ガスタービンの燃焼促進に関する解析的検討－長谷川 武治

M11006

研究報告

ガスタービン動翼の膜冷却性能に及ぼす内部冷却構造の影響評価 －第2報 熱伝達率による評価－

安形 友希子M11008

研究報告

揮発性有機化合物分解触媒の開発

栃原義久

M11009

研究報告

ガスタービン翼を対象としたTBC遮熱性能非破壊評価法の開発－TBC施工動翼を対象とした熱抵抗の推定値の精度検証－藤井智晴－混炭燃焼が硫化水素生成におよぼす影響－－有機シリコーン化合物の影響把握－

主報告者氏名117

報告書番号

種別

報告書名

M11013

研究報告

微粉炭焚きボイラにおける灰付着性評価手法の開発

M11016

研究報告

M11017

主報告者氏名－実機灰付着環境温度の実態解明－

若林

信行

亜瀝青炭の粉砕特性評価

池田

道隆

研究報告

酸素－CO2吹き石炭ガス化炉の数値シミュレーション－酸素- CO2吹きガス化反応モデルの開発とガス化特性評価法の提案－渡邊裕章

M11019

研究報告

3t/日石炭ガス化研究炉を用いたCO2富化ガス化特性の評価 －ガス化剤中CO2濃度の影響－

木戸口 和浩M11020

研究報告

微粉炭燃焼時における硫化水素生成特性の評価－数値シミュレーションモデルの構築と実燃焼場への適用性－

丹野賢二

M11021

調査報告

低品位炭改質技術の国内外の開発動向調査山口

哲正

M11022

研究報告

亜瀝青炭の高比率混炭運用時の燃焼特性と燃焼条件の適正化

中嶋朗

Q11001

研究報告

微粉炭火力発電所における硫化腐食挙動に及ぼすバイオマス混焼の影響－混焼バイオマス種と混焼量の影響調査－

榊嘉範

Q11002

研究報告

実機使用されたオープンラック式気化器用アルミ合金A5083TD-Oの機械的特性

山本真人

Q11004

研究報告

オープンラック式気化器における下部ヘッダへの超音波フェーズドアレイ法の適用

福冨広幸

Q11005

研究報告

ボイラ配管溶接部の形状変化部に適用可能な超音波フェーズドアレイ技術の開発－第3報：複雑な余盛形状を有する溶接部への適用－

永井政貴

Q11006

研究報告

ガスタービン翼高効率冷却のための多孔質セラミック遮熱コーティングの開発－第4報:多孔質セラミックコーティングのトランスピレーション冷却への適用－

荒井

正行

Q11007

研究報告

超音波伝搬シミュレーションにおけるハイブリッド法の要素技術開発－無反射境界条件の特性解明と複雑形状部における音場計算法の開発

林山

Q11012

研究報告

改良9Cr-1Mo鋼の高温破壊の統一的モデル化の試み

高橋 由紀夫Q11024

研究報告

12Cr鋼製長手溶接継手材に対するボイド成長シミュレーション手法の適用

酒井高行■7.新エネルギー分野
報告書番号

種別

報告書名

M11014

研究報告

バイオマス炭化特性評価装置の開発

Y11019

研究報告

Y11033

研究報告－木質ペレットの炭化特性と炭化物性状の解明－

主報告者氏名庄司

哲也

東日本大震災の復旧・復興過程における東北地域のバイオマス発電ポテンシャル評価

井内正直

化石燃料間の価格相関性を考慮した発電用燃料としての低品位炭の評価

山本

博巳■8.情報・通信分野

118

報告書番号

種別

報告書名

主報告者氏名R11001

調査報告

kHz帯PLCの動向と需要地系通信への適用課題

小川理

R11007

研究報告

ギャロッピング観測ビデオにおけるターゲット自動追跡 －視界不良時の遠方ターゲット自動追跡手法－

石野隆一

R11011

調査報告

情報セキュリティインシデントの原因特定調査方法

二方厚志

R11014

研究報告

遠隔光給電を用いた多点光センサシステムの基礎検討－送電線監視用プロトタイプ試作と動作検証－

小川理

R11015

研究報告

kHz帯PLCの伝送特性に関する基礎検討 －伝送損失の簡易計算手法とデータ収集時間の推定－小川

理

R11019

研究報告

水力発電所の異常予兆発見に影響を与えるセンサの絞り込み方法の開発

村田博士

R11020

研究報告

二次系統の事故時復旧操作を支援する最適復旧計画手法の開発

渡邊勇

R11022

研究報告

通信ネットワーク障害時におけるOSPFの経路切り替え高速化の検討

土井博生

R11024

研究報告

国内の変電所監視制御システムに対するIEC 61850の適用 －適用性評価と仕様の共通化方針－

大谷哲夫

R11029

研究報告

電力用通信網における高精度時刻同期方式の適用検討－IEEE1588に基づく広域時刻同期網の評価－

藤川

冬樹

R11031

研究報告

スマートメータ用無線通信回線における電波伝搬モデルの検討－住宅・市街・郊外地域における電波伝搬特性の測定・評価－

土屋

弘昌

R11032

研究報告

系統保護リレーシステム用IP系ネットワークの信頼度評価

塩山

拓人

R11034

調査報告

アクセス系光ファイバ通信ネットワークの耐障害化技術の動向と課題

森村俊■9.電力施設建設・保全分野
報告書番号

種別

報告書名

H11014

研究報告

送電用がいしの着雪特性の検討

H11018

研究報告

H11019－新潟下越におけるフィールド観測および風洞実験－

主報告者氏名屋地

康平

送電用がいしの着雪時フラッシオーバ特性の評価（Ⅰ）－人工雪を用いた着雪がいしのフラッシオーバ試験－

本間

宏也

研究報告

送電用がいしの着雪時フラッシオーバ特性の評価(Ⅱ)－着雪過程を考慮した放電伸展特性の検討－

屋地康平

N11001

研究報告

環状流路の誘導型電磁ポンプの流量測定方法

荒関英夫

N11004

研究報告

渦電流を用いた亜鉛被覆鋼撚り線の腐食劣化診断技術（その2）－腐食量と破断強度評価手法の提案－

小崎明郎

N11005

研究報告

鉄筋コンクリート製地中構造物の地震による損傷の評価（その1）－局部変形と部材性能の関係－

宮川義範

N11006

研究報告

鉄筋コンクリート製地中構造物の地震による損傷の評価（その2）－地震後の点検記録を用いた評価法と適用例－

宮川義範

N11007

研究報告

ひび割れを有する鉄筋コンクリートはり部材の塩害劣化と耐荷特性に関する実験的検討

松尾豊史

N11009研究報告

局地気象予測のための湖面温度推定法の開発

田村

英寿

N11010

調査報告

鉄筋コンクリート製地中構造物の地震による損傷の評価（その3）－衝撃弾性波の損傷検知への適用性－

宮川義範

N11011

研究報告

時間変化する気象条件下での大気中と降水中の海塩濃度予測手法の開発

木原直人

N11012

研究報告

海塩粒子輸送シミュレーションによる塩分付着量推定に関する研究（その6）－気中海塩濃度に関するNuWiCC－STの推定精度－

須藤仁

N11013

研究報告

干満環境および土中環境におけるひび割れを有するコンクリート中の鉄筋腐食進行評価

松村卓郎

N11014

研究報告

局所加熱面上部における熱輸送現象の数値解析－ラージ・エディ・シミュレーションによる乱流構造の洞察－服部康男

N11015

研究報告

上下動の影響を考慮した鉄筋コンクリート製地中構造物の地震損傷確率評価法

宮川義範

N11018

研究報告

ラジアルゲート開閉時の限界状態に関する検討

塩竈

裕三

N11019

研究報告

不規則外力作用下の送電線の動的特性に基づく相間スペーサの取付け位置の検討

坂口

剛

N11020

研究報告

大規模火砕噴火の発生可能性の重要指標

竹内晋吾

N11022

研究報告

物理探査法による地中送電線路周辺の固有熱抵抗の評価（その3）－地中送電線路埋設地点への適用－

鈴木浩一

N11023

研究報告

不連続面を有する人工岩石材料の破壊進展試験とそれに基づく数値解析手法の適用性評価

澤田昌孝

N11024

研究報告

CO2ハイドレートの生成熱を用いるメタンハイドレートの増産法の開発－発熱・浸透挙動と相平衡でのCO2注入法の検証－

池川 洋二郎N11025

研究報告

重力式コンクリートダムの耐震性能評価技術の高度化（その1）－模型実験と地震応答解析による損傷評価－

西内達雄

N11026

研究報告

重力式コンクリートダムの耐震性能評価技術の高度化（その2）－堤体安定性に関わる損傷評価手法の提案－

西内達雄

N11029

研究報告

バーチャルリアリティ技術による可視化訓練システムの開発（その3）－訓練時の習熟に関する検討－渡部直人

N11030

研究報告

電線着雪観測のためのワイヤ支持式着雪サンプラの開発

西原崇N11032

研究報告

敦賀試験線における着氷時の4導体送電線のギャロッピング観測（その1）－ギャロッピングデータの取得およびその発生条件の考察－

松宮央登

N11034

研究報告

不連続性岩盤の寸法効果を考慮した引張・圧縮強度の解析的評価方法の提案

岡田

哲実

N11039研究報告

常時微動計測に基づく構造物の損傷探査法（その5）－ARMAモデルに基づくクロススペクトルの漸化的アルゴリズムの構築－

金澤健司

N11041

研究報告

断層破砕性状に基づく断層活動性評価－1943年鳥取地震震源域東部の活断層沿いに発達するダメージゾーンの微小割れ目解析－

溝口一生

N11042

研究報告

不飽和地盤内における油移行挙動解析－X線CTスキャナを用いた室内試験による多相流浸透特性の検証－

野原 慎太郎N11045

研究報告

ひび割れをエポキシ樹脂で補修したコンクリートの遮塩性能

松井N11046

研究報告

活断層の連動性評価のための指標の抽出（その1）－変動地形学的および地表地質調査に基づく断層分布形状と変位分布の検討－

佐々木 俊法N11047

研究報告

活断層の連動性評価のための指標の抽出（その3）－地球物理学的調査に基づく地下構造の検討－

青柳－耐荷力実験方法の提案－－粘性に基づくマグマの噴火能力の評価－

淳

恭平
119

報告書番号

種別

報告書名

N11048

研究報告

2011年東北地方太平洋沖地震による阿武隈南部の正断層型誘発地震の特徴－臨時余震観測に基づく震源分布と速度構造－

青柳恭平

N11049

研究報告

活断層の連動性評価のための指標の抽出（その2）－破壊進展解析および実験に基づく断層分布形状と応力場の検討－

澤田昌孝

N11050

研究報告

レス堆積物による土壌年代推定についての体系的調査手法の構築

佐々木 俊法N11051

研究報告

重要構造物周辺斜面の地震時崩壊後の影響評価手法の構築－3次元個別要素法による崩落岩塊群の挙動解析－

石丸真

N11052

研究報告

連なる建物による風速低減効果の把握

服部康男

N11053CRIEPIREPORT

Evaluation of the underground structure and fracture progression mechanism
beneath the Cooper Basin EGS site in Australia

海江田 秀志N11054

研究報告

広帯域地震動を規定する震源パラメータの統計的特性－震源インバージョン解析に基づく検討－

芝良昭

N11055

研究報告

気象擾乱の数値予測精度向上のための研究(その2)－現地観測による沿岸域での大気・海洋運動量輸送に関する検討－

木原直人

N11056

研究報告

鉄筋コンクリート製地中構造物の炭素繊維グリッドによる耐震補強効果－ハイブリッド地震応答実験による実証－酒井理哉

N11058

研究報告

強震記録のインバージョン解析に基づく2011年東北地方太平洋沖地震の震源過程

芝良昭

N11059

研究報告

気象データを用いた送電線着雪タイプの判別手法の提案

杉本 聡一郎N11060

研究報告

火災モデルFDSによる大規模区画内火災解析（その1） －区画内空気温度評価への適用性検討－

須藤仁N11061

研究報告

火災モデルCFASTによる大規模区画内火災解析（その1）－区画内空気温度評価への適用性検討－

服部康男

N11063

研究報告

地震観測記録に基づく地震動の減衰特性（その5）－実岩盤における減衰付加効果の解明のための岩石コアの減衰測定－佐藤浩章

V11003

研究報告

水・土砂流出に影響する流域環境の評価

阿部聖哉

V11036

研究報告

冬季日本海沿岸地域で観測された降雪と降雨における海塩成分の洗浄比

大原信－配電設備への丙種風圧荷重適用条件の数値的検討－－陸域観測衛星画像を用いた植生判別手法の開発－

主報告者氏名■10.先端的基礎研究分野

120

報告書番号

種別

報告書名

H11004

研究報告

テラヘルツ波を用いたガスタービン用遮熱コーティングの非破壊検査技術の開発（第2報）－トップコート膜厚測定への反射測定法の適用と空間分解能の評価－

福地

哲生

H11005

研究報告

剥離帯電方式Ｘ線源の試作および蛍光Ｘ線分析測定への適用

大石祐嗣

H11012

研究報告

レーザー誘起ブレイクダウン分光による鉄筋コンクリート断面における多元素同時2次元計測

江藤修三

M11010

研究報告

LESによるガスタービンの膜冷却流れ構造と冷却特性の解明

酒井英司

M11011

研究報告

微粉炭燃焼場の数値シミュレーション

梅津宏紀

M11012

研究報告

放射光による高度評価技術の開発

山本

融

M11018

研究報告

石炭熱分解モデルの開発

梅本賢

Q11009

研究報告

SrTiO3系ペロブスカイト材料のSOFC部材への応用(3)－空気中における焼結性と導電性の機構解明－

森昌史

Q11010

研究報告

SOFC性能決定因子の解明（その2）－交流インピーダンス測定における低周波数側応答波形の解析検討－

安本

憲司

Q11013

研究報告

太陽光発電のリアルタイム発電出力把握技術の開発（Ⅲ）－要素技術の整備と統合による地域出力把握方法の提案－

宇佐美

章

Q11018

研究報告

エーテル/リチウム塩混合錯体電解液のリチウムイオン二次電池への適用（Ⅱ）－各種電極材料を用いた場合の特性把握－

関志朗

V11029

研究報告

電気を用いた未利用バイオマスからの物質生産（その2）－実廃液を対象としたグリセロール変換微生物の活性評価－

松本伯夫

V11038

研究報告

微生物変換における複合微生物系の利用（その3）－ セルロース分解菌の添加によるセルロース系有機物からのメタン発酵 －森田仁彦

V11045

研究報告

ナノ・マイクロテクノロジーを用いた生物計測技術の開発(その3)－水銀分析のための固相抽出とマイクロイムノアッセイ－

伊達安基

V11047

研究報告

電気を用いた革新的微生物変換技術の開発（その3）－還元力の供給によるブタノール増産とそのメカニズム－

平野伸一

V11063

研究報告

ヒト化マウスを用いた新規ヒト健康リスク評価手法の開発（その2）－ヒト化マウスの血液毒性評価系への応用－

高橋正行－チャー燃焼モデルの高度化 －－極微量な物質の化学形態特定ならびに高速XAFS分析－－タールの生成挙動モデル化と分解挙動解析－

主報告者氏名付表（2）
主要な出版物書名
気候工学入門－新たな温暖化対策 ジオエンジニアリング－

編・著者

出版社

出版年月

杉山昌広

日刊工業新聞社

2011 年 5 月

自由研究ヒント BOOK2011

吉光司

日本電気協会新聞部

2011 年 6 月

失敗した環境援助

李賢映、上野貴弘

エネルギーフォーラム

2011 年 8 月

電気の未来スマートグリッド

浅野浩志

日本電気協会新聞部

2011 年 8 月

再生可能エネルギー政策論

朝野賢司

エネルギーフォーラム

2011 年 9 月－温暖化対策と経済発展の両立を探る－－買取制度の落とし穴－

編著

121

付表
（3）
主要な外部表彰
表彰を受けた団体名

122

賞の名称

受賞した論文名（または受賞理由）

当所研究関係者

日本機械学会

日本機械学会論文賞

噴流床石炭ガス化炉内における溶融スラグ飛散現象の発生条件

大高
渡邊
犬丸
芦澤

東京消防庁

表彰

リチウムイオン電池火災予防検討部会への貢献

宮代一

物理探査学会

第122回(平成22年度春季)学術講演会優秀発表賞

物理探査法による地中送電線周辺の固有熱抵抗の評価(その1)－土壌試料の固有熱抵抗と比抵抗・弾性波速度との関係－

窪田健二

低温工学・超電導学会

平成23年度優良発表賞

超電導電磁攪拌装置によるトルネード攪拌笠原奉文

日本風工学会

日本風工学会研究奨励賞

着雪時の単導体架空送電線のギャロッピング観測

松宮央登

電力土木技術協会

高橋賞

原子力発電所の新しい沿岸立地技術の開発 －島根3号機護岸－榊山

勉

レーザー学会

業績賞（論文賞）

精密に時間制御された高強度レーザーによるイオン加速

根本
藤井
大石

孝七
隆
祐嗣

レーザー学会レーザー学会学術講演会
レーザー誘起ブレイクダウン分光法によるステンレス表面に第31回年次大会 優秀論文発表賞 付着した塩分の濃度計測

江藤修三

日本電気協会
東北支部

特別功績賞

朱牟田 善治配電設備の地震被害推定システムの開発・実用化

円
裕章
淳
正美

電気学会

第67回電気学術振興賞（論文賞） 配電線からの短波帯信号の輻射予測法

竹下
鈴木
池田
小川

電気学会

特別活動賞
（パワーデバイス性能改善・高機能化技術調査専門委員会）

土田

電気学会

第67回電気学術振興賞（論文賞） 配電設備を対象とした地震被害推定手法の開発

土木学会

吉田研究奨励賞

損傷形態の違いが面外繰返し荷重を受けたRC壁体の振動特性に及ぼす影響

永田

聖二

土木学会

平成22年度土木学会賞 論文賞

飽和した高密度ベントナイトの力学連成ガス移行解析手法の開発

田中

幸久

土木学会

平成22年度土木学会賞
吉田研究奨励賞

コンクリートに内在する深さ方向品質分布を評価可能な非破壊透気試験法の開発

蔵重

勲

電気学会

第67回電気学術振興賞（論文賞） 長ギャップ大気中フリーアークのコラム挙動シミュレーション

田中

慎一

岡野
日渡
池谷
山本

邦彦
良爾
知彦
博巳

研究会、公開シンポジウム、全国大会シンポジウム、電気学会論文誌の特集掲載を通じた研究活動活性化と、国際会議開催による関連分野および国際交流への貢献

和磨
正
研介
理
秀一

朱牟田 善治石川 智已

エネルギー・資源学会

第7回論文賞

車種別利用パターンを考慮したプラグインハイブリッド車と電気自動車の導入評価

エネルギー・資源学会

第15回茅奨励賞

エネルギー見える化関連サービスの潜在的市場規模と消費者選好

後藤

久典

地盤工学会

平成22年度地盤工学会論文賞（和文部門）

剛な構造物近傍の埋戻し地盤の地震時沈下挙動に関する遠心力
模型実験とその数値シミュレーション

河井
石丸

正
真

岩の力学連合会

平成22年度岩の力学連合会
技術賞

高レベル放射性廃棄物処分施設を対象とした堆積軟岩の高温下の長期岩盤影響評価技術

鈴木
澤田
窪田
岡田

浩一
昌孝
健二
哲実

電気学会

優秀論文発表賞Ａ賞

配電系統運用支援ツールの開発（その1）－太陽光発電大量連系時におけるSVR の動作確認－

谷口 真一郎

日本コンクリート工学会

第33回コンクリート工学講演会 せん断ひび割れの進展に伴うRC壁供試体の固有振動数低下の年次論文奨励賞
検出永田

米国機械学会（ASME）

2010ASME PVP会議
最優秀論文賞

Evaluation of Fracture Toughness by Master Curve
Approach Using Miniature C(T) Specimens

三浦 直樹
曽根田 直樹

物理探査学会

第124回学術講演会発表賞

空中電磁探査法の沿岸域への適用性検討 －九十九里浜の例－

佃

十宏

電気学会・
電力エネルギー部門

研究・技術功労賞

大規模電力系統の解析技術発展への貢献

田中

和幸

聖二

表彰を受けた団体名

賞の名称

電気学会
部門貢献賞
電子・情報・システム部門
電気学会

平成22年電子・情報・システム部門大会企画賞

日本セラミックス協会 感謝状受賞した論文名（または受賞理由）

当所研究関係者

C部門誌の発展と部門大会活性化への貢献

中島慶人

企画セッション「情報・通信を中心としたスマートグリッド関連の国際標準化と海外動向」による部門大会活性化への貢献

大谷哲夫「エネルギー変換セラミックス材料・デバイスの新展開」のセッションオーガナイザーとしての貢献

森

昌史

環境科学会

2011年度優秀研究企画賞（富士電機賞）

防災・インフラ分野における気候変動適応策をめぐるアクターのフレーミングギャップの分析

馬場健司

大気環境学会

論文賞（学生・若手部門）

森林地域における霧による硫黄および窒素沈着量の数値予測

嶋寺光

日本エネルギー学会

石炭科学会議優秀賞（第４８回石炭科学会議）

石炭ガス化における気相析出炭素生成・反応挙動

梅本賢

日本機械学会

2011年度日本機械学会動力
エネルギーシステム部門
優秀講演表彰Development of Plant Performance Analysis System for
Geothermal Power Plant

中尾吉伸

日本機械学会

2011年度日本機械学会動力
エネルギーシステム部門
優秀講演表彰高速湿り蒸気流中における液滴径の計測と評価式の提案

森田良

日本電気協会

第五十六回澁澤賞受賞者

高調波，電圧変動，電圧ディップなどの限度値及び試験法など，電力品質に関する国内規格（JIS）ならびに国際規格（IEC規格）の制改定に貢献

雪平

謙二

Regional Science
Association
International

Martin Beckmann Award
2011

Industrial agglomeration effects in Japan: Productive
efficiency, market access, and public fiscal transfer

大塚
後藤

章弘
美香

核物質管理学会
日本支部

優秀論文賞

日本における放射性物質の輸送・貯蔵の現状と動向

三枝利有

日本原子力学会
関東・甲越支部

奨励賞

大口径円筒管内二相流の三次元気泡速度計測

金井大造

日本放射線影響学会

日本放射線影響学会
JRR寺島論文賞

A new paradigm in radioadaptive response developingfrom microbeam research

大塚
冨田

健介
雅典

電気科学技術奨励会

電気科学技術奨励賞

送電線ギャロッピング解析コードの整備と実務的活用

清水

幹夫

土木学会

第48回環境工学研究フォーラム
宇宙におけるメダカ飼育実験のための硝化・脱窒手法の開発
優秀ポスター発表賞

植本
庄司

弘明
仁

米国化学会（ACS）

感謝状(Certificate ofAppreciation)

投稿論文の査読による学術誌への貢献

梶谷史朗

日本燃焼学会

日本燃焼学会奨励賞

噴霧燃焼における輻射とすす生成のモデリングに関する研究渡邊裕章

核融合エネルギー
フォーラム

平成23 年度 吉川允二核融合
エネルギー奨励賞

トカマク型核融合炉による原型炉設計基盤の高度化と原型炉開発シナリオへの影響評価

日渡良爾

日本電気協会

第７回（平成22年度）
原子力規格委員会功労賞

化学工学会

創立75周年記念表彰

日本生態学会・
Excellent Poster Award
東アジア生態学会連合

曽根田 直樹
化学工学会監事としての多年にわたる貢献

牧野尚夫

Landscape genetics of relationships among breedingsites of Japanese brown frog

小林

聡

名内

泰志

Evaluation of Acoustic- and Flow-Induced Vibration of
the BWR Main Steam Lines and Dryer

森田良

大口径円筒管内二相流の三次元計測と流動発達過程

金井大造

日本原子力学会

Development of Calculation Technique for Iterated
第44回日本原子力学会賞論文賞 Fission Probability and Reactor Kinetic Parameters
Using Continuous-Energy Monte Carlo Method

日本原子力学会

第44回日本原子力学会賞論文賞

第16回日本原子力学会
優秀講演賞
熱流動部会

123

付表
（4）
公刊物等一覧
〜より詳しい情報をお求めの方に〜
名称／内容

様式

電力中央研究所報告書
研究の成果等を公表する報告書

A4,

電中研報告リーフレット
電力中央研究所報告の内容要旨を速報的に紹介

A4, 2p

知的財産報告書
知財価値評価結果等を紹介
社会経済研究（学術論文誌）
社会科学・政策科学研究の発展に資するエネルギー・電力分野の論文を掲載▶http://criepi.denken.or.jp/result/pub/
電中研ニュース
最新の研究成果を分かりやすく紹介

約20～40p

刊行時期
白黒

随時

白黒／カラー

随時

総カラー

年1回

白黒

年1～2回

約1MB

総カラー

随時

約1～10MB

総カラー

随時

約1MB

A4, 約60～90p

約2～3MBA4, 約100p

B5, 4p約3MB▶http://criepi.denken.or.jp/research/news/
研究紹介パンフレット
研究活動を詳しく紹介

B5, A4▶http://criepi.denken.or.jp/research/pamphlet/
電中研紹介パンフレット
各所・地区等の事業活動を紹介

A4, 約10～20p

約2～6MB

総カラー

随時

A4, 約50～150p

約5～40MB

総カラー

随時

約15MB

総カラー

隔月刊行

▶http://criepi.denken.or.jp/intro/pamphlet/
電中研レビュー
特定分野の研究を総合的に分かりやすく紹介▶http://criepi.denken.or.jp/research/review/
電中研TOPICS
課題（テーマ）ごとに研究活動を特集

A4, 約15～20p▶http://criepi.denken.or.jp/research/topics/
事業計画書・収支予算書
次年度の研究計画・業務計画と予算書

A4, 約20p

約400KB白黒

毎年3月

事業報告書・収支決算書
前年度の研究成果・業務報告と決算書

A4, 約40p

約700KB白黒

毎年6月▶http://criepi.denken.or.jp/intro/info/

124電力中央研究所
大手町地区

・本部
・社会経済研究所

所在地一覧〒100-8126 東京都千代田区大手町1-6-1
TEL 03-3201-6601

狛江地区〒201-8511 東京都狛江市岩戸北2-11-1
・知的財産センター
TEL 03-3480-2111
・システム技術研究所
・原子力技術研究所
放射線安全研究センター
ヒューマンファクター研究センター
・狛江運営センター
・業務支援センター

我孫子地区〒270-1194 千葉県我孫子市我孫子1646
TEL 04-7182-1181

・地球工学研究所
バックエンド研究センター
・環境科学研究所
・我孫子運営センター

横須賀地区〒240-0196 神奈川県横須賀市長坂2-6-1
TEL 046-856-2121

・電力技術研究所
大電力試験所・エネルギー技術研究所
・材料科学研究所
PD センター・横須賀運営センター

赤城試験センター〒371-0241 群馬県前橋市苗ケ島町2567
TEL 027-283-2721

塩原実験場〒329-2801 栃木県那須塩原市関谷1033
TEL 0287-35-2048

塩原実験場

赤城試験センター

我孫子地区
狛江地区

大手町地区

横須賀地区