SCAP

参考資料

OECD/NEA SCC and Cable Ageing Project（OECD/NEA高経年化対策プロジェクト）

OECD/NEA SCAP担当 （2006年４月-2010年６月)
福井県 原子力安全対策課 (2010年７月- )山本晃弘(注） オリジナルの資料は英語のため、仮訳としております。正式な和訳版とはなっておりません。

1プロジェクト発足の経緯
実用発電用原子炉施設における高経年化対策の充実について（平成１７年８月３１日）
技術情報基盤の整備（報告書記載内容抜粋）③ 技術情報基盤の国際的な展開
我が国をはじめ国際的にも増加が見込まれる長期間供用しているプラントを的確に管理していくためには、各国が高経年化技術評価や保守管理技術等に係る国際的な情報交換を積極的に行い、これら情報の集積化・共有化を図り、それぞれの国の安全規制に効果的に反映し、活用していくことが必要である。
このため我が国は、高経年化対策の先進国として、ＩＡＥＡ、ＯＥＣＤ／ＮＥＡ等の国際機関を通じ、高経年化対策に係るガイドラインの整備や研究等に一貫性・継続性をもって参加するとともに、材料劣化等に関する国際会議等にも計画的・戦略的に参加するなど、国際協力や国際的な技術情報交流を積極的に展開していく必要がある。
この際、高経年化対策に必要とされる技術情報の国際的な集積化・共有化を図るため、原子力の安全研究及び安全規制に関する国際協力において実績があり、我が国と同様に軽水炉を保有する国々が参加し、長期間供用しているプラントの経年劣化事象等についての知見を多く得ることができるＯＥＣＤ／ＮＥＡを通じて、高経年化対策に係る協力事業を我が国が中心となって積極的に展開していくこととする。
今後、国際的な技術情報交流等が必要な分野としては、中性子照射脆化や応力腐食割れ等の材料劣化に関する国際会議及び高経年化対策に係るガイドラインや技術資料の策定等、多岐にわたるため、国際協力についても民間の参加を求めるなど、産学官の連携を図っていくことが重要である。
2

SCAP の目的
1.

OECD/NEA加盟国の協力を得て、応力腐食割れ(SCC)及びケーブルの経年劣化現象に関するデータベースを構築する。

2.

SCC及びケーブル劣化の主要な経年劣化事象に関して、体系的に情報･デー
タを収集･評価し、知識ベースを構築する。

3.

データの評価を行い、規制当局や事業者が経年劣化管理を行う際に手助けとなる推奨経年劣化管理プログラムを明確にする。

3SCAP 参加国
国

MB

SCC

アルジェンチン

Cable

ベルギー

O

カナダ

OO

O

チェコO

O

O

フィンランド

O

O

O

仏国

O

O

O

独国

O

O

O

韓国

O

O

O

日本

O

O

O

メキシコ

O

O

ノルウェー

O

スロバキア

O

O

O

スペイン

O

O

O

スウェーデン

O

O

O

スイス
米国

マネージメントボード (MB)

O
O

O

MB 議長
関村東大教授
(日本)

SCC

Cable

ワーキンググループ

ワーキンググループ

SCC 議長Mrs. Gott (スウェーデン)SCAP コンサルタント
クリアリングMr. Schulz (独国)ハウス
Sigma社（米国)

Cable 議長
Mr. Koshy (米国)
クリアリングハウス
OECD Halden IFE(ノルウェー)

事務局

O
O

O

ウクライナ

OO

IAEA

O

O

EC

OOO

• 参加国:１７カ国• オブザーバー：
国際原子力機関(IAEA)、欧州委員会(EC)4

SCC ワーキング グループ
SCCデータベースのスコープ•

SCCデータベースは、参加国の原子力発電所の静的機器（容器･配管等）で発生した劣化や損傷を対象とする。

•SCCデータベースのスコープは、ASMEのクラス1及びクラス2の耐圧バウンダ
リーを構成する機器、炉内構造物及び運転に著しい影響を及ぼすその他の機器を含む。ただし、蒸気発生器伝熱管は除く。

•SCCデータベースで対象とする経年劣化事象：• オーステナイト系ステンレス鋼及びニッケル基合金の粒界型応力腐食割れ(IGSCC) ・・・約1000件• 一次冷却材応力腐食割れ (PWSCC)・・・約300件• 照射誘起応力腐食割れ (IASCC) ・・・約10件• 粒内型応力腐食割れ (TGSCC)・・・約100件• 外面塩化物応力腐食割れ (ECSCC)・・・約90件• ひずみ誘起型応力腐食割れ (SICC)・・・約30件• 腐食疲労/環境助長型疲労・・・（現在データ入力なし）
5

知識ベースの構成
SCCデータベース
事象データベース●事象の説明●供用期間中検査の履歴●根本原因究明の情報●欠陥サイズ等の情報✚
一般情報データベース●規制 / 規格基準
●検査/ 監視 / 認定
●予防保全 / 緩和
●補修･取替●安全評価●研究開発

SCC知識ベース

推奨経年劣化管理プログラム●運転経験▪ 事象の履歴▪ 傾向分析
▪ 原因と寄与因子▪ 是正措置等●SCC 事象▪ IGSCC▪ PWSCC▪ IASCC▪ TGSCC▪ ECSCC等

最新に知見に照らして特に重要な実務➜適切な経年劣化管理および経年劣化管理プログラムの継続的な改善に貢献●規制 / 規格基準
●検査 / 監視 / 認定
●予防保全 / 緩和
●補修･取替
●安全評価
●研究開発

6

SCCワーキンググループの推奨経年劣化管理プログラムの項目a) 検査 / 監視 / 認定b) 予防保全 / 緩和c) 補修 ･取替d) 安全評価e) 研究開発

7

推奨経年劣化管理プログラム（例）（予防保全 / 緩和）•

SCC発生の防止、また（SCCが発生した場合の）亀裂進展の緩和、さらには、適切な検査、欠陥評価、予防保全、補修および取替えのために、保全プロセスを体系化することが必要（保全プログラムの例）¾ 検査により、SCCが発生していることが確認された場合、安全評価を行う。
¾ 検査により、SCCが発生していないと確認された場合においても、予防保全策が必要と判断された場合、その機器の材料加工（表面処理など）、部分取替え、全取替えなどを行う（バッフルフォーマボルトに関する記載）（ボルト首下部への）応力集中を低くするために、首下形状をなだらかな形状（パラボリック形状）としたものを導入することを勧める。また、シャンク部を長くすることも有効である。
8

推奨経年劣化管理プログラム（例）（予防保全 / 緩和）•

３つの要因がSCCでは重要であり、SCCはこれらの要因のうち1つを排除して回避することができる。しかしながら、いくつかのSCCに寄与するパラメータを緩和することが、緩和の効果を改善するために推奨される。

•

原子力発電所の長期間運転に関して、過去の経験から得られた教訓に基づいて、先行的な経年劣化管理プログラムを維持することが重要である。
¾ 過去の経験が新たな規制、規格基準に定期的に組み込まれること及び、特に、国際的に情報共有されることが重要である。
¾ 新規プラントの経年劣化に関して、SCC対策は、プラントの運転初期から保全プログラムの一部に組み込まれるべきである。

9

SCC事象データベースでの

PWSCCに関する補修、取替、予防保全技術のまとめ
加圧器
ヒーター
スリーブ取替
SG

FJK
SUF

FU

FGJ
KSU

KSU

スプールピース取替(Spool piece replacement)

UJ

J除去､研削、グラインド(Cutting, drilling, grinding)

JSU

UJ

テンパービード溶接(Temper bead welding)

JUJU

機械的応力改善（MSIP）
Overlay clad (external, fullstructural)

FJU

UUU

UJS

J

ハーフノズル補修（Half nozzle repair）

U

シール溶接（Seal welding）

JU

ショットピーニング（Shot peening）
ウォータージェットピーニング（Water jet peening）
レーザー照射応力改善（Laser stress improvement）

SUU

肉盛(内面）
Overlay clad (internal)
肉盛(内面）
Inlay clad (internal)

チャンネル
ヘッド管台

蒸気発生器 (SG)
出入口
管台

FJ
SU

取替(Replacement)

炉内構造物

管台

炉底部
管台

上蓋

適用された技術

RPV
管台

機器

スプリット
ピン

原子炉圧力容器 (RPV)

J
J

U

J
J
F: 仏国, G:独国, J:日本, K: 韓国, S: スウェーデン, U: 米国

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SCCメカニズムと時系列
SCC
ECSCC, IGSCC

Situation understood-Measures well established-Maintain awareness to ensure LTO

PWSCC

Current issue- Inspection scope and intervals need to bereviewed concurrent with ongoing experience- Measures not yet fully identified, focused
attention needed (R&D)

IASCC

Emerging issue- R&D support needed-Impacts of power uprate and LTO

11ケーブルワーキング グループ
ケーブルデータベースのスコープ•

以下の機能を有するケーブル
9 非常用炉心冷却系に係わる安全系ケーブル
9 設計想定事象の発生防止系及び緩和系に係わる安全上重要なケーブル
9 プラント停止や出力低下の要因となる運転継続上重要なケーブル•

絶縁体種別： XLPE, SiR, PVC, EPR, CSPE, EPDM, EVA他•

導体材料： 銅、錫メッキ銅、アルミニウム、ガラス他

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ケーブルデータベースの構成1. ケーブル技術情報データ・・・約900件
2. 現在行われているケーブル状態監視を含むケーブル保全データ・・・約40件
3. ケーブル故障事例データ・・・約200件
4. ケーブル環境認定規格データ・・・約10件
5. プラント及びケーブル布設環境データ・・・約40件
6. ケーブル布設環境の緩和に関するデータ・・・約10件
7. ケーブル取替に関するデータ ・・・約10件
8. ケーブルの規制情報に関するデータ ・・・約10件
9. ケーブル状態監視手法に関するデータ・・・約20件
10. ケーブル経年劣化研究に関する公開資料・・・約10件

13米国のケーブル損傷の要因
70

Possible Causes

Probable Causes

Definitive Causes

Occurrences in GL Responses

60

50

40

30

20

100

Physical/Mechanical
DamageWater/
Moisture

General Manufacturing Electrical Contamination Lightningor
DefectIssuesor
Age-Related(design,Chemical
Degradation
faults)Attack

HumanError

14ケーブル損傷の要因 （代表事例をデータベースから抽出）
ケーブル
種別
電力

電力

制御

電力

電力

電力、
制御

ケーブル故障の要因

事例数

機械的な経年劣化
20
モータに接続されていたケーブルがモータの振動によって損傷した。
ケーブルの品質（低品質）製造メーカが認定プログラムに基づいた材料を使用していなかった。更に、 1 ロット製造時に必要な技術水準が保たれていなかった。このため、60℃で1年後(数km)にケーブルシースに亀裂が発生した。
ケーブル製造ロットの品質（低品質）
1 ロット
１つのロットで製造されたケーブルが故障には至らなかったが、ケーブル(数km)布設後の絶縁抵抗が極めて低下していた。全てのケーブルはすぐに取り替えられた。
ケーブルの布設中に、他のケーブルと交差していたケーブルを作業員が非常に強い力で引っ張ったため、交差していた箇所が損傷し、2年後にそ1の箇所で短絡が発生した。
ケーブルの束の中間あたりで、火災防護層（延焼防止材）の下にあった
5ケーブルにおいて、非常に低い絶縁抵抗が測定された。このケーブルを取り出したが、極めて脆くなっていた。
目視点検でいくつかのケーブルのシース部分に亀裂が発見された。このケーブルは60℃、0.001Gy/h環境で20年間使用されたPVCケーブルで10あった。亀裂は可塑剤（添加物）の揮発によるものであり、機能は喪失していなかったが、LOCA時に必要なケーブルであるため取り替えられた。
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ケーブルワーキンググループの推奨経年劣化管理プログラムの項目
a) ケーブル仕様b) ケーブル点検c) ケーブル保全d) ケーブル環境認定e) ケーブル経年劣化試験に基づく最新知見

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(例)
c) ケーブル保全 (1/2)
ケーブル保全に係わる基準• 長期運転のためには、安全上重要なケーブルの点検が欠かせない
9 日本では、原子力発電所に布設されている全てのケーブルが定期的に点検されているインデンター（非破壊劣化診断技術）の適用性• ケーブル絶縁体の劣化を計測する必要がある
9 破断時の伸びは高分子材料の劣化によって非常に良い状態指標であり、多くのデータが蓄積されている
9 日本のACAプロジェクト（ケーブル経年変化評価技術調査研究）では、インデンターで得られたデータと破断時の伸びが良い相関を示すことが判った
ケーブル布設環境調査• ケーブルの寿命を保証もしくは予測するため、ケーブル布設環境調査が不可欠である
9 ケーブル布設エリアの温度及び線量率を定期的または継続して監視することにより、ケーブル（交換周期）の管理がよりやりやすくなる。
17c) ケーブル保全 (2/2)(例)

ホットスポット（局所高温箇所）の特定•

ホットスポットが正確に特定されていないとケーブル故障に繋がり、事前のケーブル補修や取替に対処できない
9 環境調査、ケーブルデポジット（ケーブルのサンプル設置）
9 電気的な状態監視手法を用いて解析（Haldenで開発された手法（LIRA)はケーブルのホットスポットを特定するための定期的な試験に使える）

配管断熱材の取り外し•保全工事等で断熱材を（恒常的に）取り外した場合、ケーブルが高温下に晒され損傷に至ることがある
9 断熱材を取り外す場合には、近傍に設置されたケーブルに対する影響評価を行うことが重要である。

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