電力中央研究所
研究年報
年度版

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財団法人 電力中央研究所

ISBN978-4-7983-0653-7

電 力中 央 研 究 所

2010年度版

電力中央研究所の組織

本部

総務グループ企画グループ
経理グループ
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
評議員会

研 究・試 験 機 関
社会経済研究所
ヒューマンファクター研究センター

理 事 会

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
地球工学研究所

監

事

理 事 長
専務理事

バックエンド研究センター
環境科学研究所
環境ソリューションセンター
電力技術研究所
大電力試験所
塩原実験場
エネルギー技術研究所
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

電力中央研究所／研究年報／ 2010年度版

業務グループ2011年 6 月 27 日発行

契約グループ

発行

会計グループ〒 100-8126

システムグループ

財団法人

電力中央研究所

企画グループ東京都千代田区大手町 1-6-1 大手町ビル 7 階Tel. 03-3201-6601（代） Fax. 03-3287-2841
E-mail:www-rdd-ml ＠ criepi.denken.or.jp
ホームページ

http://criepi.denken.or.jp/
ISBN978-4-7983-0653-7●本誌に関するお問い合わせは、（財）電力中央研究所

企画グループまでお願いします。

電 力中 央 研 究 所

2010年度版

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目

次

目次… …………………………………………………………………………………………………（ii）
１．研究活動概要……………………………………………………………………………………… 1
課題構成図（3 本の柱と 8 研究所）……………………………………………………………… 3

２．主要な研究成果…………………………………………………………………………………… 5
プロジェクト課題
原子力技術（1）圧力容器の照射脆化と健全性評価………………………………………………… 6（2）SCC 現象の解明と健全性評価… ………………………………………………… 8（3）配管減肉・減肉耐震評価………………………………………………………… 10（4）機器・配管および電気計装品の劣化診断……………………………………… 12（5）リサイクル燃料の輸送・貯蔵…………………………………………………… 14（6）高レベル放射性廃棄物処分……………………………………………………… 16（7）低レベル放射性廃棄物処分……………………………………………………… 18（8）原子力土木構造物の耐震裕度評価……………………………………………… 20（9）金属燃料サイクルの実用性評価………………………………………………… 22（10）低線量放射線影響の機構解明… ……………………………………………… 24（11）合理的放射線安全確保… ……………………………………………………… 26

電力安定供給技術（12）変電・地中送電設備の劣化診断・高経年運用… …………………………… 28（13）送電設備の風雪塩害評価… …………………………………………………… 30（14）PCB 汚染変圧器の簡易処理・計測技術……………………………………… 32（15）配変電設備の戦略的災害復旧支援… ………………………………………… 34（16）ICT 社会における雷害対策… ………………………………………………… 36（17）水力施設の防災・維持管理技術… …………………………………………… 38（18）検査・予測・監視の統合化設備診断技術… ………………………………… 40（19）IGCC の燃料種拡大化・高効率化… ………………………………………… 42（20）低品位燃料の利用技術… ……………………………………………………… 44（21）バイオマス／廃棄物高度利用技術… ………………………………………… 46（22）CO2 回収型火力システム… …………………………………………………… 48（23）CO2 貯留技術… ………………………………………………………………… 50

環境・エネルギー利用技術（24）温暖化の長期予測と適応支援… ……………………………………………… 52（25）暴風雨予測と電力設備の温暖化影響評価… ………………………………… 54（26）電化厨房設計支援… …………………………………………………………… 56（27）高性能ヒートポンプ… ………………………………………………………… 58（28）低損失パワー半導体… ………………………………………………………… 60（29）低損失コンパクト電力変換応用機器… ……………………………………… 62（30）二次電池利用… ………………………………………………………………… 64（31）高安全リチウム電池… ………………………………………………………… 66（i i）

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（32）需要地系統の需給一体化運用・制御… ……………………………………… 68（33）次世代通信ネットワークシステム… ………………………………………… 70（34）デマンドレスポンスの評価… ………………………………………………… 72（35）需要地系統と協調した基幹系統の運用… …………………………………… 74（36）需要地系統用次世代機器… …………………………………………………… 76（37）エネルギー技術戦略… ………………………………………………………… 78

基盤技術課題（1）社会経済研究所…………………………………………………………………… 80（2）システム技術研究所……………………………………………………………… 82（3）原子力技術研究所………………………………………………………………… 84（4）地球工学研究所…………………………………………………………………… 86（5）環境科学研究所…………………………………………………………………… 88（6）電力技術研究所…………………………………………………………………… 90（7）エネルギー技術研究所…………………………………………………………… 92（8）材料科学研究所…………………………………………………………………… 94

３．主要な新規研究設備… ……………………………………………………………………… 97
４．活動実績…………………………………………………………………………………………101
付表（1）研究報告等…………………………………………………………………………106（2）主要な特許登録一覧………………………………………………………………114（3）主要な出版物………………………………………………………………………116（4）主要な外部表彰……………………………………………………………………117（5）公刊物等一覧………………………………………………………………………119（i i i）

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研究年報 2010 年度版の作成にあたって
当研究所では、将来にわたって電気事業の基盤を支え、エネルギーセキュリティの確保と地球環境問題への対応に向け、「原子力技術」「電力安定供給技術」「環境・エネルギー利用技術」
を中心に研究を推進しております。2010 年度においては本研究年報に記載いたしますように、
民生部門の経済的な省エネポテンシャル評価、配電設備の地震被害推定システムや CV ケーブ
ル劣化診断技術の現場適用など種々の成果を上げてまいりました。
本研究年報を取りまとめ中の 2011 年 3 月 11 日に東日本大震災が発生しました。地震・津波による直接災害に加え、原子力発電所での重大な事故や基幹電源の被災による大規模な計画停
電なども、社会・経済に大きな影響をもたらしました。
当研究所では、震災直後より緊急かつ幅広い外部要請等に全力を尽くして応えてまいりました。また、今後とも、地震・津波対策、原子力、設備運用・保全、電力需給基盤の技術など広範囲な研究資源を有機的かつ機動的に活用し、電気事業を研究開発の側面から支え社会に貢献
してまいります。

お知らせ
電力中央研究所から公刊した報告書はウェブサイトにてダウンロードしていただくことができます。下記 URL に接続していただき、本書内の [Q10001] のような形式で示した報告書番号を用いることで容易に検索することができます。
http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/cgi-bin/report_reference.cgi（i v）

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研究活動概要11/06/13 14:47

1. 研究活動概要

当研究所は、「エネルギーセキュリティーの確保と地球環境問題への対応」に向け、
2 0 1 0 年度は「原子力技術」、「電力安定供給技術」および「環境・エネルギー利用技術」
を研究の 3 本柱として、電力供給力の維持・向上を目的とした供給側の技術開発はもとより、需要家側のエネルギー高効率利用やバイオマス利用、再生可能エネルギーの活用等、社会全体の低炭素化につながる技術開発を展開してまいりました。
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ております。また、課題解決の源泉となる基盤技術について、8 専門別研究所の特徴と専門能力を生かしつつ、維持・継承する技術、発展させる技術、需要家側のエネルギー高効率利用など新たな研究展開に必要な技術など、将来を見据えた基盤技術の整備と向上を目指し、「基盤技術課題」として研究に取り組んでいます。
2 0 1 0 年度は、右ページの「研究課題構成」に示しますように、3 7 のプロジェクト課
題と 3 6 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、横断的な推進体制により重点的に取り組みました。
2 0 1 0 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、研究活動を支えるため、2010年度には、「高拘束条件下き裂進展特性評価設備」、「大容量電力短絡試験設備の更新」、「電力系統シミュレータの設備更新・増強」などの新規研
究設備を導入しました。各研究設備の概要を 3 章に示します。併せて、活動実績を 4 章に取りまとめました。

注＊「 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」

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3

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原子力技術研究所◆発電基盤技術◆次世代サイクル◆原子炉システム安全◆原子力応用・将来技術

地球工学研究所
◆地圏科学
◆地震工学
◆構造工学
◆流体科学

社会経済研究所◆エネルギー事業政策◆地域政策◆エネルギー技術政策◆ヒューマンファクター研究

システム技術研究所◆電力システム◆需要家システム◆通信システム
◆情報数理

放射線安全
■低線量放射線影響の機構解明■合理的放射線安全確保

次世代炉・サイクル技術■金属燃料サイクルの実用性評価

電力技術研究所◆高電圧・絶縁◆雷・電磁環境◆高エネルギー◆電力応用◆大電流技術環境科学研究所◆大気・海洋環境
◆水域環境
◆生物環境
◆環境リスク評価◆バイオテクノロジー

基盤技術課題次世代火力技術■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

発電設備の運用・保守■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■リサイクル燃料の輸送・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

耐震信頼性向上■原子力土木構造物の耐震裕度評価

流通設備の運用・保守■変電・地中送電設備の劣化診断・高経年運用■送電設備の風雪塩害評価■PCB汚染変圧器の簡易処理・計測技術■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

電力安定供給技術

軽水炉高経年化対策■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

原子力技術

プロジェクト課題■プロジェクト課題名◆基盤技術課題名

材料科学研究所◆原子力材料◆火力材料◆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

エネルギー技術研究所◆高効率発電
◆燃料高度利用◆ヒートポンプ・蓄熱◆エネルギー変換◆熱流体・反応数値解析■エネルギー技術戦略

次世代グリッド技術■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■デマンドレスポンスの評価■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

電化・省エネルギー技術■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

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

環境・エネルギー利用技術

エネルギーセキュリティの確保・地球環境問題への対応

電力中央研究所
2010年度
研究課題構成（2 0 1 1 年 3 月 3 1 日現在）
2 0 1 0 年度
研究課題構成02_1原子.indd 4

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主要な研究成果

プロジェクト課題

原子力技術

電力安定供給技術

環境・エネルギー利用技術

基盤技術課題

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プロジェクト課題

圧力容器の照射脆化と健全性評価
背景・目的
原子炉で使用される金属材料は、放射線や熱などの使用環境により機械特性が変化（照射脆化や熱時効）する。機器の健全性を確保するためには、原子炉圧力容器や炉内構造物
では中性子照射脆化の影響を、二相（フェライト／オーステナイト）ステンレス鋼を用いた一次系配管やポンプ等では熱時効の影響を明らかにする必要がある。
本課題では、中性子で高照射された圧力容器鋼の脆化予測手法の高精度化と脆化モニター手法の開発、中性子照射によるステンレス鋼のミクロ組織変化の解明、二相ステンレ
ス鋼の熱脆化メカニズムの解明などの研究を行う。

主な成果
1．圧力容器鋼の照射脆化における加速照射の影響評価
高照射量域での圧力容器鋼の脆化を実機に先行して調べるためには、試験炉による加速照射試験が必要である。加速照射の影響を明らかにするために、試験炉で加速照射した実機材と実機監視試験での照射材の機械特性とミクロ組織の変化を比較した。
その結果、不純物の銅含有量が 0 . 1 6 wt.% と多い鋼材では加速照射材の脆化量は実機照射材よりも大きくなる可能性があるが、銅が 0 . 0 4 wt.% と少ない鋼材では大きな影
響は認められない（図 1）。また、加速照射材では脆化の原因となる溶質原子クラスターの微細化と高密度化が認められた。
2．照射ステンレス鋼におけるミクロ組織変化の評価
中性子照射されたステンレス鋼の靱性低下や照射誘起応力腐食割れのメカニズムを解明する上でミクロ組織変化の理解が重要である。当研究所は米国電力研究所と共同で、実機から廃却された炉内構造物ステンレス鋼のミクロ組織観察を実施した。その結果、中性子照射によりニッケルとシリコンが濃化した溶質原子のクラスターが形成され（図 2）、その化学組成は照射量の増大とともにニッケルとシリコンの比が 3：1に近づくこと（図 3）、アルミニウムなどの不純物元素もクラスターを形成すること、微量に含まれるボロンは照射によりリチウムに核変換し粒界に偏析することなど、メカニズム解明に必要なミクロ組織変化の詳細が明らかとなった。
3．二相ステンレス鋼の熱脆化メカニズムの検討
熱時効された二相ステンレス鋼のフェライト相における相分離（クロム濃度の高い部分と低い部分の形成）および析出物（G 相）の形成と硬さ変化の相関を調べた（図 4、図 5）。熱時効温度が 4 0 0℃と 4 5 0℃の時効材では相分離の程度（クロム濃度差）と硬さ変化量は比例関係にあるが傾きは時効温度に依存すること、G 相が析出すると急激に硬くなること、などが明らかとなった（図 5）。
その他の報告書 ［Q1 0 0 3 5］［Q1 0 0 1 6］
6

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160

90

160
140

90
80

140
120

80
70

120
100

o oo
脆化量
(C)
C)
ΔT脆化量
ΔT(o41J( (C)C)
41J

o
脆化量
脆化量
C)((ooC)C)
ΔT
ΔT((o41J
C)
41J

原子力技術
原子力技術
原子力技術

100
80
80
60

TL (surv.)
実機監視試験照射TL
TL (LVR‐15)(surv.)
試験炉加速照射
実機監視試験照射
JEAC4201‐2004
TL (LVR‐15)
JEAC4201-2004
試験炉加速照射JEAC4201‐2007
JEAC4201‐2004 (surv.)
JEAC4201-2007（実機照射）
JEAC4201-2004
JEAC4201‐2007 (surv.)(LVR‐15)
JEAC4201‐2007
JEAC4201-2007（加速照射）
JEAC4201-2007（実機照射）

60
40
40
20
20
0
0.0E+000
0.0E+00

4.0E+19

JEAC4201-2007（加速照射）

6.0E+19

8.0E+19

1.0E+202, 2E>1MeV)
Neutronfluence(n/cm,8.0E+19
E>1MeV)1.0E+20
2.0E+19中性子照射量
4.0E+19
6.0E+19(n/cm
2, E>1MeV)
2
Neutronfluence(n/cm
中性子照射量 (n/cm , E>1MeV)

TL
試験炉加速照射TL (LVR‐15)(surv.)
実機監視試験照射
JEAC4201‐2004
JEAC4201-2004
TL (LVR‐15)
試験炉加速照射70
60

JEAC4201‐2007
JEAC4201-2007（実機照射）
JEAC4201‐2004 (surv.)
JEAC4201-2004
JEAC4201‐2007
JEAC4201-2007（加速照射）
JEAC4201‐2007 (LVR‐15)(surv.)JEAC4201-2007（実機照射）6050

JEAC4201‐2007 (LVR‐15)
JEAC4201-2007（加速照射）

50
40
40
30
30
20
20
10

JEAC4201‐2007 (LVR‐15)

2.0E+19

TL (surv.)
実機監視試験照射

1.2E+20
1.2E+20100
0.0E+000
0.0E+00

2.0E+19

1.0E+20

1.2E+20

2,2E>1MeV)
fluence(n/cm,8.0E+19
E>1MeV)1.0E+20
2.0E+19Neutron
4.0E+19
6.0E+19
中性子照射量(n/cm

4.0E+19

6.0E+19

8.0E+19

1.2E+20

2,2E>1MeV)
Neutronfluence(n/cm(n/cm, E>1MeV)
中性子照射量（b）銅含有量の低い（0.0
4wt.%）鋼材（a）銅含有量の高い（0.1
6wt.%）鋼材(b) 銅含有量の低い（0.04wt.%）鋼材(a) 銅含有量の高い（0.16wt.%）鋼材(b) 銅含有量の低い（0.04wt.%）鋼材(a) 銅含有量の高い（0.16wt.%）鋼材
図 1 試験炉加速照射材と実機監視試験照射材の比較
図１ 試験炉加速照射材と実機監視試験照射材の比較。加速照射では実機照射より50 倍速く照射が行われ加速照射では実機照射より50倍速く照射が行われる。当研究所の成果をベースに作成された
JEAC4 2 0監1図１
試験炉加速照射材と実機監視試験照射材の比較。加速照射では実機照射より50 倍速く照射が行われる。当研究所の成果をベースに作成された JEAC4201-2007 の予測法では照射時間を考慮に入れており、
2 0視試験と加速試験のデータをいずれも良く予測できているが、07の予測法では照射時間を考慮に入れており、監視試験と加速試験のデータをいずれも良く予測できている。当研究所の成果をベースに作成された JEAC4201-2007 の予測法では照射時間を考慮に入れており、監従来使われていた JEAC4201-2004 の予測法
るが、従来使われていた
JEAC4 2 0 1-2 0 0 4 の予測法は精度が十分ではないことが示された。
視試験と加速試験のデータをいずれも良く予測できているが、従来使われていた JEAC4201-2004 の予測法
は精度が十分ではないことが示された。
80
は精度が十分ではないことが示された。
80

元素濃度
元素濃度
(at.%)(at.%)
Concentration
Concentration(at.%)(at.%)

70
70
60

Ni

Fe

Ni

Fe

60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0

図 2図２
照射ステンレス鋼中のシリコン（Si）とニッケル照射ステンレス鋼中のシリコン(Si)とニッケ
図２
照射ステンレス鋼中のシリコン(Si)とニッケ（Ni）の分布ル(Ni)の分布。数ナノメートルの大きさで溶質原子
ル(Ni)の分布。数ナノメートルの大きさで溶質原子が濃化した領域が形成されている。
数ナノメートルの大きさで溶質原子が濃化した領域がが濃化した領域が形成されている。
形成されている。
2000 h5000 h

未時効材

500 h

2000 h5000 h

350℃
350℃
400℃
400℃
450℃
450℃

10 nm
10 nm

Cr

Si

Cr

Mn
0.0

1.0

Mn

2.0

3.0

4.0

5.0

Distance from
1.0
2.0 the center
3.0 of cluster
4.0 (nm)クラスター中心からの距離 (nm) 5.0
Distance from the center of cluster (nm)クラスター中心からの距離(nm)
図３
溶質原子が濃化している領域の化学組成。中図 3 溶質原子が濃化している領域の化学組成
図３ 溶質原子が濃化している領域の化学組成。中心領域では鉄(Fe)が減少し、ニッケル(Ni)とシリコン中心領域では鉄（Fe）が減少し、ニッケル（Ni）
心領域では鉄(Fe)が減少し、ニッケル(Ni)とシリコン(Si)の比が３：１に近くなる。
とシリコン（Si）の比が 3：1 に近くなる。
(Si)の比が３：１に近くなる。

2) 2)
硬さ変化量(mgf/μm
硬さ変化量(mgf/μm

未時効材

500 h

Si

0.0

400
400
350
350
300
300
250
250
200
200
150
150
100
100
50
50
0
0 0
0

350℃
350℃
400℃
400℃
450℃
450℃

G相が析出
G相が析出

0.5
1
0.5
1
相分離の程度（variation）

1.5
1.5

相分離の程度（variation）（厚さ5nm分を表示）（厚さ5nm分を表示）

図図４
4 二二相ステンレス鋼のフェライト相での相分離
相ステンレス鋼のフェライト相での相分離の
図４ 様子
二相ステンレス鋼のフェライト相での相分離の様子。図中ピンクの点がクロム原子を表す。
の様子。図中ピンクの点がクロム原子を表す。
図中ピンクの点がクロム原子を表す。

図５ 硬さ変化とミクロ組織の相関。相分離の程
図 5 硬さ変化とミクロ組織の相関
図５
硬さ変化とミクロ組織の相関。相分離の程度（variation）はクロム濃度差を表す。G相が析
相分離の程度（variation）はクロム濃度差を表す。
度（variation）はクロム濃度差を表す。G相が析出していない範囲では variation と硬さ変化量にG相が析出していない範囲ではvariationと硬さ変出していない範囲では variation と硬さ変化量には線形の相関が認められるが、勾配は時効温度に
化量には線形の相関が認められるが、勾配は時効
は線形の相関が認められるが、勾配は時効温度に依存する。
温度に依存する。
依存する。

21
7
21

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プロジェクト課題

S C C 現象の解明と健全性評価
背景・目的
応力腐食割れ（SCC）は軽水炉で多用されるステンレス鋼などで発生する重要な事象の一つである。SCC への対応策としては、応力緩和、冷却水環境改善、材料変更等の技
術的改善の他、日本機械学会維持規格に基づいて SCC の割れの進展を管理する方法がある。維持規格では、検査で見つかった SCC の進展を予測して機器の健全性を評価することにより、継続使用あるいは補修・取替の判定を行う。規格をより良いものとするために、最新の研究成果を規格に反映していくことが重要である。
本課題では、維持規格の高度化や SCC 対策技術の開発に反映することを目的として、
ステンレス鋼およびその溶接部、ニッケル基合金や低合金鋼の SCC き裂進展特性や SCC
発生特性の解明を行う。

主な成果
1．低炭素ステンレス鋼溶接継手の溶融境界における SCC 進展挙動
低炭素ステンレス鋼溶接部では、母材で発生した SCC が溶接部にどのように進展するか把握しておく必要がある。このため、母材に切り欠きを入れ、実機運転温度と同じ高温純水中における SCC 進展挙動を調べた（図 1（a））。試験片の断面観察の結果、
SCC が溶融境界から溶接金属内へ 50μm以上進展した観察例は全体の 20%以下であった。SCC が 5 0 μm 以上進展した観察例は、SCC が進展する母材のオーステナイト粒
界と溶接金属のデンドライト（溶接の凝固時に成長する金属組織）粒界が溶融境界で直線的につながった部位のみで認められた（図 2（a））。一方、進展量が 5 0 μm 未満の観察例では、上記部位に加え、両者が大きく屈曲してつながった部位（図 2（b））やデンドライト粒が小さくランダムな方向に成長した部位（図 2（c））で認められた。観察例に占めるこれら部位の割合は、溶接継ぎ手の種類によって多少異なるが、それぞれ
2 0 %、7 0 %、1 0 % 程度であった。これらの結果から、溶融境界部のデンドライトの成長形態が SCC の進展に大きな影響を与え、溶融境界が SCC の進展の障害として作用する場合があることが分かった［Q 1 0 0 0 1］。
2．低炭素ステンレス鋼の SCC 発生挙動の詳細評価
鋭敏化ステンレス鋼では、SCC 深さ 5 0 μm を境にして、微小き裂の発生過程から
巨視的なき裂の進展過程へ変化するという報告例があるが、SCC に強い低炭素ステン
レス鋼については知見が少ない。そこで、表面硬化層を付与して SCC 感受性を高めた
低炭素ステンレス鋼に対するすきま付き曲げ試験を高温純水中で実施した（図 1（b））。
試験開始後 5 0 0 時間までは、深さ 5 0 μm 未満の微小な SCC の数が単調増加するが、それ以後、微小な SCC の新たな発生頻度が下がるとともに深さ 5 0 μm 以上の SCC が出現し、その深さは時間とともに増加した（図 3、図 4）。本結果から低炭素ステンレ
ス鋼においても SCC 初期段階においては、鋭敏化ステンレス鋼と同様の過程で SCCが発生し、進展する可能性があることが明らかとなった［Q 1 0 0 2 4］。
8

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原子力技術
原子力技術
治具

溶融境界 溶接金属 中立線
試験片
デンドライト
成長方向

荷重負荷
方向
母材

母材

試験片

（a）溶接継ぎ手と試験片形状（b）すきま付き曲げ試験の試験片と治具(b)すきま付き曲げ試験の試験片と治具(a)溶接継ぎ手と試験片形状
配管を模擬した溶接試験体から試験片を切り曲げ変形によりひずみを付与し、すきま形成によ曲げ変形によりひずみを付与し、配管を模擬した溶接試験体から出し、試験に供した。
り腐食を促す試験を行う。
すきま形成により腐食を促す試験を行う。
試験片を切り出し、試験に供した。
図 1 試験片と治具

図 1 試験片と治具

SCC

溶融境界

溶融境界

母材

SCC

SCC

溶融境界

母材

50 μm

母材

50μm

50μm

溶接金属
(a)
SCCとデンドライトの粒界(b)SSCCとデンドライトの粒（a）
SCC とデンドライトの粒 （b）CC とデンドライトの粒界 （c）デ ンドライトが小さく、(c) デンドライトが小さく、の向きが整合した例
界の向きが整合しない例
ランダムに成長した例
界の向きが整合した例の向きが整合しない例
ランダムに成長した例
溶融境界部の
SCC
進展形態の例
図図2 2 溶融境界部のSCC
進展形態の例
試験片断面で SCC の先端を光学顕微鏡により観察した。
試験片断面で SCC の先端を光学顕微鏡により観察した。

試験時間（h）

図 33 試験時間と試験時間と SCCSCC 発生数の関係
図
発生数の関係
試験時間毎に異なる試験片を用い、その 1 断面
試験時間毎に異なる試験片を用い、その１断面を観を観察し、SCCの発生数を調べた。
察し、SCCの発生数を調べた。

試験時間（h）
図
深さの時間変化
図44 最大最大SCC
SCC 深さの時間変化
試験時間毎に異なる試験片を用い、その1 断面
試験時間毎に異なる試験片を用い、その１断面を観察し、表面からの SCC 深さを調べた。
を観察し、表面からの SCC 深さを調べた。

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プロジェクト課題

配管減肉・減肉耐震評価
背景・目的
経年軽水炉で考慮すべき事象の一つに、配管での流れ加速型腐食（FAC）および液滴
衝撃エロージョン（LDI）による減肉現象がある。配管は肉厚測定に基づいて減肉率と余寿命が管理されているが、定期検査あたり数百箇所、多い場合には千箇所を超える肉厚測定が行われている。
本課題では、肉厚測定箇所の重点化などを目的として、局所的な減肉分布まで予測可能な FAC、LDI 評価法を開発する。また、減肉配管の耐震評価について、現行要求されている全面減肉を仮定した評価結果と、実機配管に多く見られる局所的な減肉を考慮した評
価結果を比較し、減肉耐震評価基準の高度化に必要な知見を取得する。

主な成果
1．FAC 減肉予測評価モデルの予測性能向上への取組み
プラント配管の流動解析と当研究所で開発中の FAC 減肉予測評価モデルとを組み合わせて、エルボやオリフィス等の各種配管要素の減肉分布に与える形状・流動パラメー
タの影響を定性的に評価した。T 字合流管の場合は、顕著な減肉領域は合流部の下流側において左右対称に分布すること、減肉率や分布傾向は主管・枝管の口径比と流速比に依存することがわかった（図 1）。
2．LDI 減肉予測評価モデルの予測性能向上への取組み
当研究所で開発した LDI 減肉予測手法を用いて、実機プラントのベント系配管における LDI 事例の評価を行った。オリフィス部からエルボに至る高速蒸気流と液滴挙動の流動解析を基にエルボ部の減肉量を評価し、実機データと比較した結果、エルボ背側における減肉量の分布形状が概ね評価できることを示した（図 2）。
3．減肉配管の耐震性評価
局部減肉した配管エルボ部の耐震性を把握するために、配管系全体をモデル化した
数値解析と評価部位を模擬した試験体の加振とを連携させたハイブリッド地震応答実験を行い、全面減肉と局所減肉の耐震強度の比較を行った。減肉量は板厚の 2 5 %、5 0 %、7 5 % とし、局所減肉形状は実機の典型的な LDI による減肉形状をもとに安全側の結果となるような形状とした。この結果、全面減肉の場合、減肉量の増加に伴い強度比が大きく低下するが、局所減肉の場合には 7 5 % 減肉でも健全配管に対する強度の比がほとんど低下しないことが明らかとなった（図 3）。このことから、局所減肉配管に対して全面減肉を仮定した耐震性評価は、配管の耐震強度に関して大幅に安全側の評価となっていることを意味している。

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原子力技術
原子力技術
顕著な減肉領域が合流後の上部左右
対称に分布

D1

枝管上流側
からの視点

D2

上流側

V2

枝
管

V1

下流側

減肉に対するパラメータの影響
口径比
D2/D1

→大

小←

流速比
V2/V1

→大

減肉率 大

減肉率 小

小←

小←減肉率→大図
1 TＴ字合流部下流域の減肉分布傾向と減肉率に対する形状・流動パラメータの影響。
字合流部下流域の減肉分布傾向と減肉率に対する形状・流動パラメータの影響
図１
枝管と主管の接合部から下流側で、顕著な減肉領域が左右対称に分布する。
枝管と主管の接合部から下流側で、顕著な減肉領域が左右対称に分布する。
1.0

流速[m/s]
相対減肉率[-]

オリフィス

エルボ入口
流速分布

0°

実機データ

0.8

評価結果

90°

0.6
0.4
0.2
0.0
0

エルボ

10

エルボ
入口

20

30

40

50

60

70

80

90
エルボ
出口

エルボの軸方向位置[°]（a）オリフィスからエルボ部までの蒸気流速・(a) オリフィスからエルボ部までの蒸気流速・
液滴挙動分布
液滴挙動分布（b）エルボ背側の減肉形状の評価結果と実機(b)
エルボ背側の減肉形状の評価結果と実機プラ
ント計測データとの比較
プラント計測データとの比較
図２
実機プラントベント系配管エルボ部の３次元流動評価とエルボ背側軸方向の減肉率分布評価例。
図 2 実機プラントベント系配管エルボ部の 3 次元流動評価とエルボ背側軸方向の減肉率分布評価例
オリフィスからの噴流が衝突し易い 45°前後で顕著に減肉する現象を概ね評価できている。
オリフィスからの噴流が衝突し易い 4 5°前後で顕著に減肉する現象を概ね評価できている。
健全配管に対する強度比 [-]残り肉厚割合 [%]

100
25%減肉

75

50%減肉

50
75%減肉

25

局所減肉
全面減肉

0
0

15
30
45
60
75
エルボの軸方向位置[°、背側中心断面]（a）
エルボ部背側の減肉パターン(a) エルボ部背側の減肉パターン

90

1
0.8
0.6
0.4
局所減肉

0.2

全面減肉

0
0

25

50
減肉の割合 [%]

75100（b）局所減肉及び全面減肉したエルボの(b)
局所減肉及び全面減肉したエルボの耐震強度の評価結果
耐震強度の評価結果

図３ エルボ部の代表減肉パターンと健全配管に対する耐震強度の比の評価結果。
図 3 エルボ部の代表減肉パターンと健全配管に対する耐震強度の比の評価結果
局所減肉の場合は 75%減肉でも健全配管と比べて耐震強度はほとんど低下していない。
局所減肉の場合は 7 5% 減肉でも健全配管と比べて耐震強度はほとんど低下していない。

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プロジェクト課題

機器・配管および電気計装品の劣化診断
背景・目的
経年軽水炉で考慮すべき事項の一つに、機器・配管や電気計装品などの劣化があり、その診断技術の開発が望まれている。
配管等の応力腐食割れ（SCC）に関しては、日本機械学会維持規格に基づき健全性評
価を行い、その継続使用あるいは補修・取替を判断することとなっている。SCC き裂に対する超音波探傷法（UT）は概ね確立されているが、ニッケル基合金溶接部に発生する
SCC き裂については超音波探傷技術の一層の高度化が望まれている。
電気計装品ケーブルの劣化診断については、絶縁劣化は電気学会推奨案に基づき評価されるが、絶縁体の強さや伸びといった機械的な劣化評価（材質劣化評価）も重要である。
原子力発電所で用いられるケーブルは熱と放射線に同時に曝されるため、これらの条件での絶縁体の材質劣化を的確に評価できる指標の確立が求められている。
本課題では、ニッケル基合金溶接部へのフェーズドアレイ法＊1 等の超音波探傷法の適用性を明らかにする。また、ケーブルの材質劣化の定量的評価に向けた診断手法を確立する。

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深い欠陥に対する測定手法の確立を目的として高パワー
UT 装置を導入した。本装置により、入射方向、集束位置を 3 次元的に設定できるマト
リクスアレイ探触子などの高性能探触子と高パワーの超音波ビームを組み合わせた測定が可能となった。実機を模擬した溶接部に放電加工法により深さ 3 0 mm、4 0 mm の
人工欠陥を作製し、本装置を用いて深さ測定を実施した。測定方法や測定条件の最適化を図った結果、深さ 4 0 mm までの欠陥に対して高精度な測定（測定誤差 1 mm 程度）が可能となり（図 1）、フェーズドアレイ UT 法は、ニッケル基合金溶接部の欠陥深さ測定法として実用レベルの方法であることを明らかにした［Q 1 0 0 3 1］。また、これらの結果を基に欠陥深さ測定要領を作成した。
2．熱・放射線同時加速劣化試験によるケーブル絶縁体材料の伸び率低下特性
絶縁体の酸化が材質劣化に関係していると考えられるため、酸化防止剤の添加量を通常濃度、通常濃度の 1 / 2、無添加と変化させた 3 種類のケーブル絶縁体材料（架橋ポリ
エチレンシート試料）の熱・放射線同時加速劣化試験（室温、6 0℃、1 0 0℃で 1 0 0 Gy/
h のγ線照射）を行い、熱分析から推定した酸化防止剤濃度、酸化度 * 2、引張り破断伸
び率の時間変化を調べた。その結果、酸化防止剤濃度が減少し、有効な濃度以下まで減少すると、酸化度が急激に増加し始め、破断伸び率が急激に減少し始めることを明らかにした（図 2）
。また、劣化試験条件に依らず酸化度と破断伸び率には相関があり、酸化度を用いて破断伸び率を評価できる可能性があることを明らかにした（図 3）［H 1 0 0 1 4］。
＊ 1：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＊ 2：赤外吸収スペクトルにおける 1720cm-1 付近の C=O 結合の吸収ピークと 1462cm-1 付近の C-H 結合の吸収ピークとの比を酸化度と定義した。

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原子力技術
原子力技術
原子力技術
原子力技術

超音波探傷による測定結果 (mm)
超音波探傷による測定結果
超音波探傷による測定結果(mm) (mm)

50 50

人工欠陥
人工欠陥
深さ40mm
深さ40mm● 高パワーUT装置の結果● 高パワーUT装置の結果

50 ● 従来UT装置の結果
40 40● 従来UT装置の結果

欠陥先端
欠陥先端
人工欠陥
深さ40mm● 高パワーUT装置の結果● 従来UT装置の結果

30 40
30

欠陥先端

20 30
20

表面表面

20
10 10

表面

0 10
0
0 0
0

10 10

20 20

30 30

40 40

50 50

欠陥先端エコー
欠陥先端エコー

人工欠陥深さの実測値(mm)
人工欠陥深さの実測値
(mm)
0

10

20

30

40

人工欠陥深さの実測値 (mm)50

欠陥先端エコー

図 1図 1フェーズドアレイ
UT 法による欠陥深さ測定結果
フェーズドアレイ
UT 法による欠陥深さ測定結果

高パワーUT装置を用いて欠陥深さ測定を行うことにより、浅い欠陥から深い欠陥まで高精度（測定誤差高パワーUT装置を用いて欠陥深さ測定を行うことにより、浅い欠陥から深い欠陥まで高精度（測定誤差
図 1 フェーズドアレイ
UT 法による欠陥深さ測定結果
図 1 フェーズドアレイ
UT 法による欠陥深さ測定結果
1mm程度）の測定が可能となった。
1mm程度）の測定が可能となった。
高パワー高パワーUTUT 装置を用いて欠陥深さ測定を行うことにより、浅い欠陥から深い欠陥まで高精度（測定誤差装置を用いて欠陥深さ測定を行うことにより、浅い欠陥から深い欠陥まで高精度（測定誤差
1mm 程度）の測定が可能となった。
1mm 程度）の測定が可能となった。

① ①①

図 3図 3酸化度と破断伸び率の関係
酸化度と破断伸び率の関係
図2図
2 2酸化防止剤濃度、酸化度、破断伸び率の経酸化防止剤濃度、酸化度、破断伸び率の経時
図 3 酸化度と破断伸び率の関係
図
酸化防止剤濃度、酸化度、破断伸び率の経劣化試験条件に依らず酸化度と伸び率には相関があ
劣化試験条件に依らず酸化度と伸び率には相関があ変化の例
劣化試験条件に依らず酸化度と伸び率には相関があ
時変化の例
時変化の例
図 3 酸化度と破断伸び率の関係
時間経過と共に酸化防止剤濃度は減少し、その濃度
り、酸化度を用いて破断伸び率を評価できる可能性
り、酸化度を用いて破断伸び率を評価できる可能性が
図 2 酸化防止剤濃度、酸化度、破断伸び率の経 り、酸化度を用いて破断伸び率を評価できる可能性が時間経過と共に酸化防止剤濃度は減少し、その濃時間経過と共に酸化防止剤濃度は減少し、その濃劣化試験条件に依らず酸化度と伸び率には相関があが有効な濃度以下となる（①の期間を超える）と、がある。ケーブル試料の伸び率は「JNES-SS-09原子03ある。ケーブル試料の伸び率は「JNES-SS-0903
原子ある。ケーブル試料の伸び率は「JNES-SS-0903
時変化の例
度が有効な濃度以下となる（①の期間を超える）
度が有効な濃度以下となる（①の期間を超える）
り、酸化度を用いて破断伸び率を評価できる可能性が酸化度および破断伸び率が急激に変化し始めてい原子力プラントのケーブル経年変化評価技術調査研
力プラントのケーブル経年変化評価技術調査研究に関時間経過と共に酸化防止剤濃度は減少し、その濃 力プラントのケーブル経年変化評価技術調査研究に関と、酸化度および破断伸び率が急激に変化し始める。
究に関する最終報告書」から引用、酸化度は同試料と、酸化度および破断伸び率が急激に変化し始めある。ケーブル試料の伸び率は「JNES-SS-0903
原子する最終報告書」から引用、酸化度は同試料を当研究度が有効な濃度以下となる（①の期間を超える） する最終報告書」から引用、酸化度は同試料を当研究を当研究所で分析した結果である。
ている。
ている。
力プラントのケーブル経年変化評価技術調査研究に関所で分析した結果である。
と、酸化度および破断伸び率が急激に変化し始め 所で分析した結果である。
する最終報告書」から引用、酸化度は同試料を当研究ている。
所で分析した結果である。
21 21

13

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プロジェクト課題

リサイクル燃料の輸送・貯蔵
背景・目的
わが国では、原子力発電後の使用済燃料は再処理し、リサイクルすることが基本方針とされており、原子力委員会の新大綱策定会議でも中間貯蔵の重要性が指摘されている。
本課題では、原子力発電所の安定運転および柔軟な原子燃料サイクル路線を支援するため、経済的で信頼性の高い長期・大容量貯蔵技術として有望なキャニスタを用いたコンク
リートキャスク方式の貯蔵施設の実用化を促進する。また、実績のある輸送・貯蔵兼用金属キャスクについては、将来の貯蔵後輸送に備え、金属ガスケットの密封機能の経年変化評価手法を確立する。

主な成果
1．キャニスタの塩化物応力腐食割れ評価法の開発
自然換気を利用したコンクリートキャスク貯蔵施設では、使用されるキャニスタ表面の塩化物応力腐食割れ（SCC）による密封機能の喪失がない設計や検査技術の実証が残された課題である。SUS 3 0 4 L 等の従来材を使用したキャニスタについて、SCC
発生防止基準およびき裂進展管理基準による密封機能評価シナリオを構築し、設計貯蔵期間（6 0 年）に対してキャニスタが成立する環境条件（図 1）や溶接残留応力低減
による SCC 抑制技術について見通しを得た［N 1 0 0 3 5］。また、非接触かつ遠隔での計測が可能なレーザー誘起ブレイクダウン分光法（LIBS）により、SCC 発生限界塩
分濃度を定量的に検出できること（図 2）を世界に先駆けて示し、定期監視への応用技術として有望であることを示した。本成果は学会標準・規格に反映させる予定である。
2．貯蔵施設への塩分流入低減技術の開発
自然換気を利用した貯蔵施設では、コンクリートキャスク内部に入る海塩粒子を低減することによる SCC 対策も有効な選択肢である。そこで、貯蔵施設の除熱性能に影響を与えない低圧力損失で高い塩分捕獲率を有する塩分流入低減装置を開発し、実環境下での長期にわたる性能評価データを取得し、その有効性を確認した［N 1 0 0 2 4］。
3．金属キャスクの内部雰囲気ガス分析評価による長期間貯蔵燃料の健全性評価
米国アイダホ国立研究所（INL）で約 2 5 年間実貯蔵中の金属キャスクの内部雰囲気
ガス分析の情報収集を行い、8 5 Kr の測定による使用済燃料の健全性評価（図 3）、および長期間貯蔵した場合の破損燃料の検出方法の妥当性を確認した［L 1 0 0 1 7］。
4．金属キャスクの密封機能の経年変化評価
金属キャスクの密封機能は金属ガスケットにより保持される。金属ガスケットの残留反発力と漏えい限界反発力との比較による密封寿命の定量的な評価手法を確立し、貯蔵中の金属キャスクの温度管理記録に基づく貯蔵後の金属ガスケットの劣化状態を明らかにした（図 4）。また、実物大金属キャスク蓋部モデルを用いて、蓋の締め付け手順が密封性能に及ぼす影響を明らかにし、作業手順等の重要性を明らかにした。
（本成果の一部は、経済産業省原子力安全・保安院からの受託研究として実施した。）
14

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原子力技術

原子力技術
原子力技術

2 2

気中塩分濃度μg/m33
気中塩分濃度μg/m
20
50
20
50
100
250
100
250
500
500

0.8
0.8
0.6
0.6

120
120

SUS304LのSCC
SUS304LのSCC
発生限界塩分濃発生限界塩分濃

100
100
80
80

キャニスタ温度
キャニスタ温度

LIBS
LIBS
0.4
0.4

60
60

0.2
0.2

40
40

0.0
0.0

0
0

10
10

20
20

30
40
30
40
貯蔵年数
貯蔵年数

50
50

60
60

キャニスタ温度(℃）
キャニスタ温度(℃）

付着塩分量(g/m
付着塩分量(g/masasCl)Cl)

1.0
1.0

20
20

LIBSによるダブルパルス計測におけるによるダブルパルス計測における Cl
図図
22
Cl濃度
濃
図
2 LIBS
LIBS によるダブルパルス計測における Cl
濃度に対する
Cl 発光強度依存性
度に対するCl 発光強度依存性に対するCl 発光強度依存性
元素の励起効率が高くなるダブルパルス計測を
元素の励起効率が高くなるダブルパルス計測をClCl
元素の励起効率が高くなるダブルパルス計測を Cl
濃度の異なる
0 4L 試験片に対して行い、計濃度の異なるSUS3
SUS304L
試験片に対して行い、計測
濃度の異なる SUS304L 試験片に対して行い、計測
2）において Cl の発光強測した範囲（0.1 ～ 1.0g/m
した範囲（0.1～1.0g/m22）において Cl の発光強度が）においての発光強度がした範囲（0.1～1.0g/m
度が Cl 濃度に比例することおよび ClClを十分に励起
Cl 濃度に比例することおよび Cl を十分に励起させ
Cl 濃度に比例することおよび Cl を十分に励起させさせることにより定量計測できることが分かった。
ることにより定量計測できることが分かった。
ることにより定量計測できることが分かった。

1 貯蔵年数とキャニスタ表面に付着する
図1 図
図貯1蔵年数とキャニスタ表面に付着する塩分量
貯蔵年数とキャニスタ表面に付着する塩分量との関係との関係
塩分量との関係
2 as
2 as
SUS3
0 4L材の
材のSCC
SCC発生限界塩分濃度は発生限界塩分濃度は0.8g/mCl
SUS304L
0.8g/m
SUS304L 材の SCC 発生限界塩分濃度は 0.8g/m2 as Cl
3
Clであり、気中塩分濃度が0.5mg/mを下回る環境3であり、気中塩分濃度が 0.5mg/m3 を下回る環境であであり、気中塩分濃度が 0.5mg/m を下回る環境であであれば、SUS3 0 4L 製キャニスタを用いたコンク
れば、SUS304L 製キャニスタを用いたコンクリート
れば、SUS304L 製キャニスタを用いたコンクリート
リートキャスク貯蔵（6 0 年）の成立性が期待できる。
キャスク貯蔵（60 年）の成立性が期待できる。
キャスク貯蔵（60 年）の成立性が期待できる。

140
140
140

分析対象とした金属キャスク CASTOR-V/21
分析対象とした金属キャスク CASTOR-V/21

LIBS
LIBS

PWR
PWR
PWR
15×15（21体）
1 5 × 1 5（2体）
1 体）
15×15（2130～36 GWd/tHM
330～360 ～ 3 6GWd/tHM
GWd/tHM
2.2～3.8 年
2.2～3.8
年年
2.2 ～ 3.8
2.9～3.1 wt%
2.9～3.1
2.9 ～ 3.1wt%
wt%
28.4 kW28.4
2 8.4 kWkW

図 3 INL で内部雰囲気ガス分析を行っている
図 3図 3INLINL
で内部 雰 囲 気 ガス 分 析を行っている
で内部雰囲気ガス分析を行っている
CASTOR-V/21
型金属キャスクとその燃料仕様
CASTOR-V/21型金属キャスクとその燃料仕様
CASTOR-V/21 型金属キャスクとその燃料仕様
INL で実貯蔵中の乾式キャスクのうち、PWR
で実貯蔵中の乾式キャスクのうち、PWR使用
使用
INL で実貯蔵中の乾式キャスクのうち、PWR 使用
済燃料を収納したCASTOR-V/21
CASTOR-V/2を対象とした。
1 を対象とした。
済燃料を収納した済燃料を収納した CASTOR-V/21 を対象とした。
1 9 8 5年から年から20102 0 1 0年までの貯蔵期間を通して実施し年までの貯蔵期間を通して実施
1985
1985
年から 2010 年までの貯蔵期間を通して実施しした CASTOR-V/2
1 の内部雰囲気ガスに含まれる
Kr
た
CASTOR-V/21 の内部雰囲気ガスに含まれる 85
85たKr
CASTOR-V/21の内部雰囲気ガスに含まれる 85Kr
濃度の測定値は、燃料破損時の濃度に比べ極濃度の測定値は、燃料破損時の濃度に比べ極めて低濃度の測定値は、燃料破損時の濃度に比べ極めて低
めて低く、1 9 9 9 年に実施した使用済燃料の目視検
く、1999 年に実施した使用済燃料の目視検査でも異査でも異常はなく、現在まで燃料の健全性は維持
く、
1999 年に実施した使用済燃料の目視検査でも異常はなく、現在まで燃料の健全性は維持されている。
されている。
常はなく、現在まで燃料の健全性は維持されている。

残留反発力[N/mm]
残留反発力[N/mm]

燃料タイプ
燃料タイプ
燃料タイプ
集合体タイプ集合体タイプ集合体タイプ
燃焼度
燃焼度
燃焼度
冷却時間
冷却時間
冷却時間
濃縮度
濃縮度
濃縮度
平均発熱量
平均発熱量
平均発熱量

二次蓋(To=139℃, 変動無）二次蓋(To=139℃, 変動無）二次蓋(To=139℃, 変動有）二次蓋(To=139℃, 変動有）二次蓋(To=120℃, 変動無）二次蓋(To=120℃, 変動無）

120
120
120
100
100
100
80
80
80

金属ガスケットの応力分布図
金属ガスケットの応力分布図

60
60
60
40
40
40
20
20
20
0
00

漏えい限界反発力
漏えい限界反発力
0
00

20
20

40
60
40
60
貯蔵期間（年）
貯蔵期間（年）

80
80

100
100
100

図 4 実物大金属キャスクを対象としたアルミ製金
図44 実物大金属キャスクを対象としたアルミ製金実物大金属キャスクを対象としたアルミ製金図属ガスケットの応力緩和解析
属ガスケットの応力緩和解析
属ガスケットの応力緩和解析
ガスケット用アルミニウム A1050-O 材の高温圧縮ク
ガスケット用アルミニウム
A1 0 5 0-O
材の高温圧縮ガスケット用アルミニウム
A1050-O材の高温圧縮ク
リープ試験よりクリープ構成式を構築し、実貯蔵で想クリープ試験よりクリープ構成式を構築し、実貯蔵リープ試験よりクリープ構成式を構築し、実貯蔵で想定される温度履歴を考慮した応力緩和解析を実施しで想定される温度履歴を考慮した応力緩和解析を定される温度履歴を考慮した応力緩和解析を実施し実施した。初期温度
1 3 9℃、60 年経過時点で、残た。初期温度139℃、60
年経過時点で、残留反発力た。初期温度 139℃、60 年経過時点で、残留反発力
留反発力は漏えい限界反発力
2 2N/mm を上回っては漏えい限界反発力
22N/mm を上回っており、金属は漏えい限界反発力
22N/mmを上回っており、金属
おり、金属ガスケットの長期密封性能の信頼性が確
ガスケットの長期密封性能の信頼性が確認された。
ガスケットの長期密封性能の信頼性が確認された。
認された。

21
21
15

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プロジェクト課題

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、地下深部での地質・岩盤・地下水特性評価を踏まえた上で、地下施設の長期健全性の確保および人工バリア・天然バリアによる核種の超長期移行抑制機能が求められる。
本課題では、安全かつ合理的な処分事業の実現に向けて、当研究所が提案した処分地選定の調査技術、さらに精密調査における地質環境特性調査に関する要素技術の現場への適用性、および処分地周辺の人工バリア・天然バリアの長期力学挙動について明らかにする。

主な成果
1．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（NUMO）との共同研究として、当研究所が提案した概要
調査の調査・評価フローに沿って 2 0 0 6 ～ 2 0 0 9 年度に当研究所横須賀地区で実施した地表調査やボーリング調査結果を取りまとめ［N 1 5］［N 1 0 0 0 8］［N 1 0 0 1 7］、これらの調査技術の処分地選定への適用性を確認した。さらに、実地盤での調査結果に基づいて調査坑井における地下水間隙水圧等のモニタリングシステムの構築手順を提案した（図 1）。以上の成果は NUMO が進める概要調査の計画立案等に役立てられる。
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。
①地下坑道での調査技術開発・高度化：国際原位置共同研究「モンテリプロジェクト」
で実施した堆積岩を対象とした地下坑道内での地質環境に関する調査技術開発の成果を取りまとめ［N14］、これらの国内での適用性検討に反映した。②地下水年代測定技術：
これまで測定対象としていなかった 1 万年程度の比較的若い地下水年代を測定する技術を開発する［N 1 0 0 0 1］とともに、これまで開発した 4 He や 3 6 Cl を指標とした測定法を改良し［N 1 0 0 2 1］［N 1 0 0 4 0］、幌延および瑞浪地区に適用することで精度の高い年代測定が可能であることを確認した。③方向性を制御できるコントロールボー
リング掘削・調査技術：幌延地区において 9 0 0 ～ 9 5 0 m の水平掘削と孔内透水試験等の調査を実施し（図 2）、掘削技術の実用化の目途を得た。
以上の研究成果は、NUMO の概要調査計画等の立案のための諸検討や技術報告書（2 0 1 0 年レポート）に反映されている。なお、コントロールボーリングおよび地下水
年代測定は経済産業省受託研究として、またそれらの幌延および瑞浪地区での検討は日本原子力研究開発機構（JAEA）との共同研究として実施した。
3．処分場周辺の長期力学挙動解明
廃棄体周辺の模型を搭載できる超長期遠心載荷岩盤実験装置［N 1 0 0 1 1］
［N 1 0 0 1 8］による加速実験を行い、廃棄体周辺模型を X 線 CT 法により可視化する（図 3 ）と共に、約 2 8 0 年間の処分孔内のベントナイト膨潤圧挙動を予測することが可能となった。
その他の報告書 ［N1 0 0 1 3］
［N1 0 0 1 4］
［N1 0 0 1 6］
［N1 0 0 2 6］
［N1 0 0 4 9］
［N1 0 0 5 0］
16

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原子力技術

原子力技術
モニタリング装置の設計
装置設置の準備作業のための資機材の仮設

モニタリング装置の製作

孔内洗浄（濃泥水除去～清水置換）（VSP探査の実施）
モニタリング箇所の最終決定
セメントボンド検層（RCBL）
モニタリング装置の設置
ケーシング穿孔箇所の決定
水圧計測・採水
ケーシング穿孔，孔壁確認（BTV），清掃
記録装置・観測小屋の設置
水圧試験（リーク確認）
観測開始
資機材の撤去，現状復旧

図 1 図１
地下深部の孔内モニタリングシステム構築手順
地下深部の孔内モニタリングシステム構築手順
水理地質状況などを考慮して孔内環境を整備し、孔内に水圧モニタリング装置を設置し、良好な観測結果
水理地質状況などを考慮して孔内環境を整備し、孔内に水圧モニタリング装置を設置し、良好を得た。この結果に基づきモニタリングシステムの構築手順を提案した。
な観測結果を得た。この結果に基づきモニタリングシステムの構築手順を提案した。
900

800

700

600

500

400

300

200

100

0
0

地質凡例

700

600

反射面（地層）JAEA地下研究所

100

推定断層

200m

K 稚内層
声問層
W
W 稚内層

幌延市街

264m

200
300m

断層
大曲

K
950m

900m

300

400m

800m

500m
700m

600m

400

W

断層ガウジ

断層角礫

275m

カタクレーサイト
500

図 2図コントロールボーリング掘削の概要（左：掘削孔跡（黒実線）、右：断層箇所の岩石コアの例）
2 コントロールボーリング掘削の概要（左：掘削孔跡（黒実線）、右：断層箇所の岩石コアの例）
ボーリングの方向性を制御できる掘削技術を北海道幌延地区に適用し、掘削技術の実用化の目途を得るとボーリングの方向性を制御できる掘削技術を北海道幌延地区に適用し、掘削技術の実用化のともに、孔内調査、コアを用いた調査により大曲断層の特徴を把握した。
目途を得るとともに、孔内調査、コアを用いた調査により大曲断層の特徴を把握した。

図図
3 3超長期遠心載荷岩盤実験装置による処分孔周辺の挙
超長期遠心載荷岩盤実験装置による処分孔周辺の動予測実験（上左：超長期遠心載荷岩盤実験装置、
挙動予測実験（上左：超長期遠心載荷岩盤実験装置、上上右：廃棄体周辺模型 右下：医療用 CT 装置によ
右：廃棄体周辺模型 右下：医療用 CT 装置による廃棄体
る廃棄体周辺模型の撮影映像（試験前））
周辺模型の撮影映像（試験前））
廃棄体周辺模型供試体に X 線 CT 法を適用し、模擬廃棄体
廃棄体周辺模型供試体に X 線 CT 法を適用し、模擬廃棄と岩盤・ベントナイトの区別を可能にするとともに、約2 8体と岩盤・ベントナイトの区別を可能にするとともに、0 年間の処分孔周辺挙動を実験的に予測した。

約 280 年間の処分孔周辺挙動を実験的に予測した。

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プロジェクト課題

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低レベル放射性廃棄物のうち、放射能濃度が比較的高いものを対象とした地下 5 0 ～ 1 0 0 m 程度の埋設処分（余裕深度処分）を遅滞なく実施していくことが望まれている。本処分施設の設計・性能評価の特徴は、人工バリアや天然バリアの長期の放射性物質のバリア性能評価が必要とされている点にある。
本課題では、人工バリアのバリア性能の長期挙動評価で重要なバリア材料の平衡膨潤圧［水が浸透することによる材料膨張（膨潤）により発生する材料の圧力］および透水係数を検討した。また、天然バリアについては、地下水が侵入（涵養）時の温度を利用した新
たな地下水年代評価手法を提案する。

主な成果
1．ベントナイト系材料の平衡膨潤圧評価
余裕深度処分で人工バリアとなるベントナイト（粘土）系材料は、有効粘土密度などが同一でも、測定された平衡膨潤圧にはばらつきがあるため、施設の性能評価における不確実性の一因となっている。そのため、測定結果に影響を及ぼす要因のうち、試験装置の変形性、供試体高さ、供試体の初期飽和度が平衡膨潤圧に及ぼす影響を検討した。
その結果、膨潤圧測定を行う際には、供試体高さや初期飽和度に加え、装置の変形性を考慮すべきこと、膨潤圧測定結果を施設設計に適用する際には、装置とベントナイト周辺の岩盤などの変形性を考慮すべき場合があること（図 1）を明らかにした［N 1 0 0 1 5］。
2．ベントナイト混合土の変質に伴う透水性評価
放射性廃棄物処分で人工バリアとなるベントナイト混合土は、核種移行抑制のため透水性を低く保つことが求められる。ベントナイト混合土の透水性は、セメント系材
料の溶脱に伴って生じるアルカリ溶液による変質で増大する可能性が指摘されており、その現象解明が長期的な性能変化予測において重要となっている｡ そのため、アルカ
リ溶液によるベントナイト混合土の鉱物学的な変質挙動と透水性の変化を評価した。
その結果、ベントナイト混合土の透水性は、変質に伴い増大するばかりでなく、二次生成物（C−S−H）の沈殿が大きく影響し、指摘とは異なり低下する（図 2）場合もあることを示した［N 1 0 0 3 7］｡
3．地下水涵養時の地下水温度を考慮した地下水年代評価手法の提案
放射性核種は地下水に溶解して移行する特性があるため、放射性廃棄物処分の安全評価では、地下水の流動性を把握する技術が必要である。その技術として地下水年代評価がある。数万年程度の年代は放射性炭素（1 4 C）やヘリウム（4 He）を指標として評価できるが、それぞれ、地化学反応や評価対象とする帯水層外からの拡散による
4
He の流入により、正確な評価が阻害される。そのため、地下水涵養時の温度（涵養温度）を指標とする、あるいは涵養温度と他の地下水年代指標との関係から地下水年代を評価する手法を提案し、その手法の有効性を確認した（図 3、4）［N 1 0 0 3 6］。
18

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原子力技術

原子力技術
有効粘土密度

10

実測値
計算結果
(棚井・菊池，2008）3

1.2 Mg/m

1.4 Mg/m

平衡膨潤圧 (MPa)83

試験装置の変形性
D=0.00015 (m/MPa)

イライト

ケイ砂

3

1.6 Mg/m

1.8 Mg/m

3

h：供試体高さ
d：供試体直径(=20mm, 一定)

6

JAEA所有の分離型試験装置による試験結果

4

C-S-H

ケイ砂

2μm 4000倍

2
0
0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

縦横比 h/d2（a）ベントナイト内に沈殿した2 次鉱物の状況
2 次鉱物の状況
図図2（a）ベントナイト内に沈殿した溶液と反応させた供試体では間隙を充填するよ
Ca(OH)
2
Ca（OH）
2 溶液と反応させた供試体では間隙を充填する
うに C-S-Hが二次生成物(鉱物)として沈殿していた。
ように
C-S-H
が二次生成物（鉱物）として沈殿していた。
1E-06
10-6

実測結果では、1.6、1.8 Mg/m3 と有効粘土密度が実測結果では、1.6、1.8 Mg/m3 と有効粘土密度が比較的大きい場合には、縦横比（供試体高さ）に比較的大きい場合には、縦横比（供試体高さ）による影響が認められる。計算結果は、試験装置の変形性を考慮することにより、実測結果のこうしよる影響が認められる。計算結果は、試験装置のた特徴を良く表すことができた。
変形性を考慮することにより、実測結果のこうした特徴を良く表すことができた。
14

C や 4He が使えない場合、地下水年代をどう評価
するか？

14

C や 4He が使えない場合、地下水年代をどう評価するか？
新しい指標「地下水涵養時温度」を導入

透水係数(m/s)

図
図11 平衡膨潤圧と有効粘土密度の関係に及ぼす供平衡膨潤圧と有効粘土密度の関係に及ぼす供試体の縦横比（供試体高さ）の影響
試体の縦横比（供試体高さ）の影響

Ca(OH)2

1E-07
10-7
1E-08
10-8
1E-09
10-9
1E-10
10-10
0

200

400

600

800

日数（day）

2（b）ベントナイト供試体のCa（OH）
図図2（b）ベントナイト供試体のCa(OH)
2 溶液によ2 溶液による透水係
る透水係数の変化
数の変化

新しい指標「地下水涵養時温度」を導入

Ca（OH）を通水溶液として用いた試験では、二次生成物
Ca(OH)
22 を通水溶液として用いた試験では、二次生成物◎古気候についての過去の研究（C-S-H）の沈殿により透水係数は連続的に 2桁以上低下した。
（C-S-H）の沈殿により透水係数は連続的に2 桁以上低下
今から 18,000 年前、最終氷期の最盛期（LGM）が◎古気候についての過去の研究た存在。北半球の気温は極小値をとっていた。
今から
1 8,0 0 0 年前、最終氷期の最盛期（LGM）が存在。北半球の気温は極小値をとっていた。

◎地下水中に存在する「温度指標」◎地下水中に存在する「温度指標」
・
Kr濃度⇒温度が低いほど濃度が高い⇒地化学反濃度⇒温度が低いほど濃度が高い⇒地化学反・Kr応に影響されない。
応に影響されない。
18
O）⇒温度が低いほど小さくなる
・酸素同位体比（18・酸素同位体比（ O）⇒温度が低いほど小さくなる
地下水における LGM に対する温地下水における
LGM に対する温度指標の極値を捉える⇒地下水に年代を与える度指標の極値を捉える⇒地下水に年代を与える

極大値

涵養温度を指標とした地下水年代評価手法の確立
涵養温度を指標とした地下水年代評価手法の確立
図 3 温度指標を利用した地下水年代推定の考え方
図 3 温度指標を利用した地下水年代推定の考え方
本手法により、温度指標の極値から、年代値
18,000本 手 法 に よ り、 温 度 指 標 の 極 値 か ら、 年
代値
年の地下水位置情報を明らかにすることができるこ
1 8,0 0 0 年の地下水位置情報を明らかにすることがとを示した。
できることを示した。

図 4 評価対象井戸での深度と Kr 濃度の関係
図 4 評価対象井戸での深度と Kr 濃度の関係
Kr 濃度は深度 1 2 0m で極大値を示す。これは、深Kr 濃度は深度 120m で極大値を示す。これは、深度120m の地下水は涵養時低温（LGM（18,000年前））
度 120m の地下水は涵養時低温（LGM（18,000 年に対応することを示している。
前））に対応することを示している。
2

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プロジェクト課題

原子力土木構造物の耐震裕度評価
背景・目的
2 0 0 6 年の発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針改訂以降、「耐震安全性の再評
価（バックチェック）」、「耐震裕度評価」、「残余のリスク評価」等の実施が事業者に要請されている。耐震裕度評価は、地震入力に対して構造物がどの程度の余裕を有するかを定量的に示すことにより、原子力発電所の耐震安全性に対する説明性の向上を目指している。
本課題では、原子力土木構造物の耐震裕度の評価法を確立するために、「どこまで大きな地震が生じるのか」、「どこまで構造物や斜面は地震に耐えられるのか」、「どのように得られた結果を説明していくのか」について明らかにする。

主な成果
1．基準地震動策定精度を高める地盤の減衰設定手法の確立
硬質地盤の地震記録から下限値を有するバイリニア型周波数依存モデルにより減衰定数を同定し、約3% という下限値を得た。この結果はボーリング弾性波探査（PS検層）
および地震波の上昇波成分を用いて独立に求められた減衰定数と整合し、下限値の妥当性が示された（図 1 左）。また、PS 検層結果に見られる岩盤の不均質性によると考えられる弾性波（S 波）速度の揺らぎの大きさと減衰定数の下限値との間の関係を示した（図 1 右）［N 1 0 0 0 4］。これらの結果は、原子力安全・保安院における硬質地盤
サイトの基準地震動策定に係る地盤モデルの妥当性評価審議で活用された。
2．活断層の連動性評価手法の確立
1 8 9 1 年濃尾地震の震源域北部での地震波トモグラフィ解析より、1 9 4 8 年福井地震との震源域境界部では、地震発生深度（6 ～ 9 km）に境界を横断する地質構造の存在が推定された（図 2）。一方、濃尾地震時に連動した温見断層と根尾谷断層の間では，より浅部の地表付近で断層に平行な低速度領域が推定された。後者には、地形・地質調査で確認された小規模な活断層が断続的に存在し、これらは過去の両断層の連動性を示す指標になるものと考えられる。
3．岩盤の引張および動的物性評価法の確立
大きな地震動を受けると原子炉建屋の基礎地盤や周辺斜面では引張応力が発生する。
従来は、信頼性の高い岩盤の引張強度を現地で測定できない等の理由により、引張強度がないと仮定して評価が行われてきた。そこで、より合理的な岩盤強度の評価を行うため、引張強度を求めるいくつかの室内試験方法を比較した（図 3）。今後実施する
大型原位置試験結果と比較することにより、最適な引張強度の評価方法を選定する。
4．岩盤斜面の地震時崩壊挙動の再現
基準地震動強さを超える地震動に対する周辺斜面の挙動を評価する解析手法の高度化・検証を図ることを目的として、現実に近い破壊状態を再現できる遠心力模型実験を実施した。その結果、岩盤内に不連続面をもつ斜面の特徴的な地震時崩壊挙動を再現することに成功し、解析手法の検証に有用なデータを取得できた（図 4）。
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原子力技術

原子力技術
原子力技術

PS 検層結果に見られる S 波速度の揺らぎ
PS 検層結果に見られる S 波速度の揺らぎ（εが大きいほど不均質性が高い）（εが大きいほど不均質性が高い）

図11 岩盤における減衰定数の評価結果
岩盤における減衰定数の評価結果
図
図 1 岩盤における減衰定数の評価結果
鉛直アレイ地震記録の逆解析による地盤の減衰定数の下限値はPS検層や地震波の上昇成分を用いた解析によ検層や地震波の上昇成分を用いた解析に鉛直アレイ地震記録の逆解析による地盤の減衰定数の下限値は PS
鉛直アレイ地震記録の逆解析による地盤の減衰定数の下限値は PS 検層や地震波の上昇成分を用いた解析によよる減衰定数と整合し、下限値の妥当性が示された（左）。減衰定数の下限値と岩盤の弾性波（S波）速度る減衰定数と整合し、下限値の妥当性が示された（左）。減衰定数の下限値と岩盤の弾性波（S波）速度の揺らる減衰定数と整合し、下限値の妥当性が示された（左）。減衰定数の下限値と岩盤の弾性波（S 波）速度の揺らの揺らぎの大きさ（不均質強度）との関係を示した（右）。
ぎの大きさ（不均質強度）との関係を示した（右）。
ぎの大きさ（不均質強度）との関係を示した（右）。

PS
PS 検層結果
検層結果

圧裂試験と各種一軸引張試験の比較
2 濃尾地震断層系北部の弾性波（P 波）速度分布（深度 6km） 図
図図
図 33
圧裂試験と各種一軸引張試験の比較
3 圧裂試験と各種一軸引張試験の比較
図2 2 濃尾地震断層系北部の弾性波（P波）速度分布（深度6km）
濃尾地震断層系北部の弾性波（P 波）速度分布（深度 6km） 図
震源域の境界部では弾性波（P球座とスライドを有する一軸引張試験（方震源域の境界部では弾性波（P波）速度が急変しており、両断波）速度が急変しており、両断 球座とスライドを有する一軸引張試験（方法
震源域の境界部では弾性波（P 波）速度が急変しており、両断 球座とスライドを有する一軸引張試験（方法
層を横切る地質構造が存在する。地下構造の変化は断層の連法①）では、汎用的に用いられている圧裂では、汎用的に用いられている圧裂試験と層を横切る地質構造が存在する。地下構造の変化は断層の連動 ①）
層を横切る地質構造が存在する。地下構造の変化は断層の連動 ①）では、汎用的に用いられている圧裂試験と動性指標の一つになると考えられる。
試験と同等の引張強度が得られることが同等の引張強度が得られることがわかった。
性指標の一つになると考えられる。
同等の引張強度が得られることがわかった。
性指標の一つになると考えられる。
わかった。
実験条件
実験条件
遠心加速度：40G
遠心加速度：40G（実規模換算で斜面（実規模換算で斜面
高さ 20ｍ相当）
高さ 20ｍ相当）
斜面勾配 1：0.5
斜面勾配 1：0.5
加振波：1.5Hz の
加振波：1.5Hz の正弦波 20 波
正弦波 20 波
加振振幅：5.0m/s22
加振振幅：5.0m/s

図 4 遠心力模型実験による岩盤斜面の地震時崩壊挙動
図 4 遠心力模型実験による岩盤斜面の地震時崩壊挙動
図 4 遠心力模型実験による岩盤斜面の地震時崩壊挙動
テフロンシートにより岩盤内の不連続面を模擬した斜面模型（右）の実験で、トップリング崩壊（斜面岩塊のテフロンシートにより岩盤内の不連続面を模擬した斜面模型（右）の実験で、トップリング崩壊（斜面岩塊のテフロンシートにより岩盤内の不連続面を模擬した斜面模型（右）の実験で、トップリング崩壊（斜面岩
転倒崩壊；左の写真）や平面すべり崩壊といった特徴的な崩壊挙動が得られた。
塊の転倒崩壊；左の写真）や平面すべり崩壊といった特徴的な崩壊挙動が得られた。
転倒崩壊；左の写真）や平面すべり崩壊といった特徴的な崩壊挙動が得られた。

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プロジェクト課題

金属燃料サイクルの実用性評価
背景・目的
国・電力が進めている高速増殖炉サイクル実用化研究開発 (FaCT) では、酸化物燃料と湿式再処理からなる酸化物燃料サイクルを主概念とし、それを超える性能を有するが実績が乏しいとして金属燃料サイクルを副概念としている。金属燃料サイクルは、ウラン(U)、プルトニウム (Pu)、ジルコニウム (Zr) の合金を燃料とし、冶金的に再処理（乾式再処理）と燃料製造（射出鋳造）を行う革新的な技術である。高熱伝導の燃料物性に由来する高い安全性や燃料利用効率の向上、原理的に Pu 単独分離が困難な乾式再処理の持つ高い核拡散抵抗性とともに、システムとしての経済性や、半減期が長いマイナーアクチニド(MA)＊１を回収・燃焼して廃棄物負担を低減することなどが期待されている。当研究所では、米国をはじめ欧州、国内の諸機関との共同研究を活用してこの技術の開発を進めてきている。また、近年、成長が著しいインド、韓国、中国などのアジア諸国でも金属燃料サイクルの研究開発に取り組み始めており、世界的に注目を集めている。
本課題では、高速炉での金属燃料照射試験、使用済燃料を用いた乾式再処理試験および工学装置開発などを行い、実証的なデータの蓄積を図る。

主な成果
1．国内初の照射試験に向けた金属燃料の製作【日本原子力研究開発機構との共同研究】
実用炉相当の高温条件での健全性確認を目的とした実験炉「常陽」での照射試験に向けて、当研究所開発の射出鋳造装置で製造した U-20wt. %Pu-10wt. %Zr合金棒をフェライト／マルテンサイト鋼被覆管内に封入して 6 本の金属燃料を完成させ、国の検査に合格した（図1）。照射試験は常陽が再起動する 2011年度以降に開始する予定である。
2．工学規模サイクル試験による乾式再処理の実用性の確認＊ ２
U を用いた 5 kg/ 日規模のサイクル試験を連続で行う一連の装置を開発し（図 2）、
約 6 kg の UO 2 ペレットを電解還元装置（図 3）で金属 U に還元し、電解精製装置（図 4）で約 2 0 0 g/h で U を精製・回収した。これを原料にして U- 1 0 wt%Zr 合金棒の射出鋳造を行い、射出鋳造装置への装荷量の約 7 0 % を鋳込むことに成功した（残量は再利用可能）。また、向流抽出装置（図 5）では溶融塩・溶融金属の供給系を完成し抽出試験を行った。これらより各装置の機能を確認するとともに、工程ロスを含めた試験デー
タから実用的な回収率と精度良い物質収支管理が可能であることを確認した。
以上の技術開発成果をとりまとめ、FaCT 中間評価に示し、2 0 1 5 年度の評価に向けた研究開発の着実な推進への期待が示された。

＊１：ネプツニウム、アメリシウム、キュリウムなど、ウランより重く、非常に長期間、放射線や熱を発生する元素。
＊２：本研究は、特別会計に関する法律（エネルギー対策特別会計）に基づく文部科学省からの受託事業として実施した平成２２年度「実用化に向けた金属燃料サイクルの工学技術実証に関する研究開発」の成果である。

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原子力技術
原子力技術
原子力技術

図１ 製造した高速実験炉「常陽」照射用の金属燃料（直径 8mm、全長 60cm）
図１8mm、全長6 0cm）
図１製造した高速実験炉「常陽」照射用の金属燃料（直径
製造した高速実験炉「常陽」照射用の金属燃料（直径8mm、全長
60cm）
高速炉

高速炉
MOX
UO2

燃料製造

射出鋳造
U

使用済金属燃料

射出鋳造

MOX
UO2

燃料製造

U

使用済金属燃料
電解還元
U-Zr

電解還元

U

U-Zr

U

塩蒸留

塩、Cdの
リサイクル
塩,Cd

塩、Cdの
リサイクル
塩,Cd

電解精製

Cd蒸留
塩蒸留
U+塩

Cd蒸留

U+塩
模擬TRU+Cd

模擬TRU+塩電解精製

模擬TRU+Cd

模擬TRU+塩向流抽出

図 2 金属燃料サイクルの連続試験
向流抽出
図 2 金属燃料サイクルの連続試験
ウランを用いた
5kg/日規模の連続試験を (1)電解還元、 図 3 電解還元装置(左)と得られた還元生成物(右)図3 電解還元装置(左)と得られた還元生成物(右)ウランを用いた 5kg/日規模の連続試験を(1)電解還元、(2)電解精製、 電解還元装置では、(2) 電解精製、(3)
塩蒸留、(4) 射出鋳造について実施す
最大で 5.7kg の UO2 を中心付近の 4 つのバスケッ。また、アク 図
図(3)塩蒸留、(4)射出鋳造について実施する（青色部分）
2 金属燃料サイクルの連続試験
5.7kg の UO2 を中トに装荷し、UO
3電解還元装置では、最大で電解還元装置(左)と得られた還元生成物(右)2 のペレットを金属 U に還元する。
る（青色部分）。また、アクチニドの模擬物質としてチニドの模擬物質として希土類を用いる試験として向流抽出およびウランを用いた
5kg/日規模の連続試験を(1)電解還元、(2)電解精製、 電解還元装置では、最大で 5.7kg の UO2 を中心付近の 4 つのバスケッ
心付近の 4 つのバスケットに装荷し、UO
希土類を用いる試験として向流抽出およびCd 蒸留を
2 のペ
Cd 蒸留を行う（赤色部分）。
(3)塩蒸留、(4)射出鋳造について実施する（青色部分）。また、アク
トに装荷し、UO2 のペレットを金属 U に還元する。
レットを金属 U に還元する。
行う（赤色部分）。
チニドの模擬物質として希土類を用いる試験として向流抽出およびCd 蒸留を行う（赤色部分）
。

約2m
上部供給槽

約2m

上部供給槽

抽出器

抽出器 塩回収槽
Cd回収槽
逆抽出槽

Cd回収槽

塩回収槽

逆抽出槽

図 4 電解精製装置(左)と得られた陰極析出物(右)の金属ウランを装荷し、中心部の固図電解精製装置では、最大で4 電解精製装置 ( 左 )5kgと得られた陰極析出物(右)
図体陰極に析出させ、かき取り刃で受け皿に回収する。右図は、受け4 電解精製装置(左)と得られた陰極析出物(右)電解精製装置では、最大で皿に回収した塩を含んだ精製 U。 5kg の金属ウランを装荷
電解精製装置では、最大で 5kg の金属ウランを装荷し、中心部の固し、中心部の固体陰極に析出させ、かき取り刃で受体陰極に析出させ、かき取り刃で受け皿に回収する。右図は、受け皿に回収した塩を含んだ精製 U。
け皿に回収する。右図は、受け皿に回収した塩を含んだ精製 U。

Cd供給槽

塩供給槽

Cd供給槽

塩供給槽

図5 向流抽出装置の全体図
向流抽出装置は、(1)グローブボックス床面より下に設置され

図 5 向流抽出装置の全体図
る塩およびCdの供給槽、(2)それぞれの供給槽に装着されるポ
図5
向流抽出装置の全体図
ンプ、(3)ポンプでくみ上げた塩とCdを一時的に溜める上部供
向流抽出装置は、(1)グローブボックス床面より下に向流抽出装置は、(1)グローブボックス床面より下に設置され給槽、(4)6段の向流抽出器、(5)塩およびCdの回収槽、(6)試験
る塩およびCdの供給槽、(2)それぞれの供給槽に装着されるポ設置される塩およびCd の供給槽、(2) それぞれの供後の塩とCdを処理する逆抽出槽、ならびにそれらを繋ぐ配管とンプ、(3)ポンプでくみ上げた塩とCdを一時的に溜める上部供給槽に装着されるポンプ、(3)ポンプでくみ上げた塩制御系からなる。配管や槽はヒータで500℃程度に加熱され、給槽、(4)6段の向流抽出器、(5)塩およびCdの回収槽、(6)試験
溶融塩と溶融Cdを連続的に取り扱うことができる。
と後の塩とCdを処理する逆抽出槽、Cd を一時的に溜める上部供給槽、(4)6 段の向流ならびにそれらを繋ぐ配管と制御系からなる。配管や槽はヒータで500℃程度に加熱され、抽出器、(5)塩および Cd の回収槽、(6) 試験後の塩と溶融塩と溶融Cdを連続的に取り扱うことができる。
Cdを処理する逆抽出槽、ならびにそれらを繋ぐ配管
21と制御系からなる。配管や槽はヒータで 5 0 0℃程度に加熱され、溶融塩と溶融 Cd を連続的に取り扱う
21
ことができる。

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プロジェクト課題

低線量放射線影響の機構解明
背景・目的
現行の放射線防護体系の基となっている、しきい値無し直線（LNT）モデルは、データの少ない低線量域の放射線リスクを、便宜的に高い線量域における疫学データから直線的に外挿したものであるが、放射線は微量でも害があるという主張の根拠にされている。
しかし、近年の低線量放射線影響研究の進捗により、低線量・低線量率の被ばくでは、
LNT モデルによる推定値よりもリスクが低くなることを示すデータも得られてきている。
低線量放射線による健康リスクを正しく評価できれば、防護基準を科学的な裏付けに基づいた合理的なものにすることや、社会の放射線に対する不安感を払拭することにもつながると期待される。
本課題では、これまでに、高自然放射線地域住民の疫学調査により、低線量率放射線を長期にわたって被ばくした場合には、短期間に放射線を受けた原爆被爆者の場合より影響が小さいことを示すデータを得ている。放射線防護基準の適正化に向けて、上記データの裏付けとなる生物学的な機構を、動物・細胞実験データを蓄積し明らかにする。

主な成果
1．低線量放射線による DNA 修復機能の活性化
発がんの原因になると考えられている体細胞の突然変異に着目し、0 . 2 Gy と 1 Gyの X 線を照射してショウジョウバエの翅に生ずる突然変異数の変化を観察した（図 1）。
その結果、正常なショウジョウバエでは、変異数は 0 . 2 Gy 照射群が最小で、非照射群よりも有意に低かった。これは、0 . 2 Gy 程度の放射線量を受ける場合はバックグラウ
ンドとして存在する突然変異が修復されていることを示唆している。
DNA の二本鎖切断修復機能を欠くショウジョウバエでは同様の変化が見られるのに対して、DNA の一本鎖切断修復機能を欠くショウジョウバエでは同様の変化が見られない。この結果から、バックグラウンドとして存在する突然変異の修復は、放射線による一本鎖切断修復機能の活性化が要因となっていることが明らかとなった。対応する遺伝子がヒトにもあることから、同様の現象がヒトにおいても生ずると考えられる。
2．放射線が当たった細胞の周囲の健全な細胞の応答
放射線を受けたとき放射線が当たった細胞の周囲の健全な細胞にも影響が誘導される現象（バイスタンダー応答）が知られており、放射線が当たる細胞と当たらない細胞が混在する低線量域において放射線のリスクを高める可能性が指摘されている。そこで、当研究所のマイクロビーム X 線照射システムを用いて、約 7 0 万細胞のうちの 5 細胞に対して X 線を照射し、細胞生存率の線量応答を調べた。その結果、X 線の場合は粒子線について知られていたような低線量域での細胞生存率の低下は見られず、0 . 1 2 Gy 以下の線量ではバイスタンダー応答による細胞死は起こらないことを明らかにした（図 2）。
その他の文献Radiation Research, 167, 2（ 2007 ）、Radiation Research, 170, 3（ 2010 ）24

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原子力技術
原子力技術

図 1 体細胞突然変異数の線量応答
正常な個体 FM6 および DNA の二本鎖切断修復欠損系統 Lig4 では、0.2Gy 照射群の突然変異数が非照射群よりも有意に低い線量応答を示している。これに対して、DNAの一本鎖切断修復欠損系統 XRCC1 では線
図１. 体細胞突然変異数の線量応答量に対して単調に増加した。このことから、FM6 や Lig4 に見られる線量応答の要因は一本鎖切断の修復
正常な個体 FM6 および DNA の二本鎖切断修復欠損系統 Lig4 では、0.2Gy 照射群の突然変異数が非照射群より機能であり、0.2Gy 程度の放射線を受けることによりそれが活性化されることでバックグラウンドとしても有意に低い線量応答を示している。これに対して、DNA の一本鎖切断修復欠損系統 XRCC1 では線量に対し存在する突然変異が修復されていることがわかる。
て単調に増加した。
このことから、
FM6 や Lig4 に見られる線量応答の要因は一本鎖切断の修復機能であり、0.2Gy程度の放射線を受けることによりそれが活性化されることでバックグラウンドとして存在する突然変異が修復されていることがわかる。

有意な影響なし

図 2 細胞生存率の線量応答
細胞生存率の線量応答
図２.
X
線照射の場合は、バイスタンダー応答による細胞生存率の有意な低下は、0.1までの低線量域では観X 線照射の場合は、バイスタンダー応答による細胞生存率の有意な低下は、0.12Gy2Gyまでの低線量域では観察さ察されていない。これに対して、粒子線の場合には低線量域でも有意に細胞生存率が低下することが知られていない。これに対して、粒子線の場合には低線量域でも有意に細胞生存率が低下することが知られている
れている（点線）。この違いは、放射線の種類により生じる生物効果が異なることに起因すると考えられる。
（点線）。この違いは、放射線の種類により生じる生物効果が異なることに起因すると考えられる。

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25

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プロジェクト課題

合理的放射線安全確保
背景・目的
一般公衆に対する放射線防護は、公衆の線量限度である 1 mSv/y（1 時間あたりの平均
値で約 0 . 1 1 μSv）よりも低い線量領域でも、人工放射性核種からの被ばく線量を合理的に達成できる限り低くすることが原則となっており、1 mSv/y 以下の極低い線量でも様々な防護基準の遵守が求められている。また、輸送の防護基準では、原子炉廃止措置の進展に伴い、大型の廃棄物コンテナによる放射性廃棄物の輸送の実現が期待されている。
本課題では、測定技術や安全性評価技術の高度化を通じて、放射線安全基準を満足する
合理的な考え方や適合判断手法を提案する。

主な成果
1．日本のバックグラウンド（BG）がんリスクに基づく人工放射性核種リスク
日本の都道府県毎の死亡率データを用い、国際放射線防護委員会（ICRP）が定義するリスクの考え方に基づく BG がんリスク（すでに存在しているリスク）の確率分布、
ならびに公衆の線量限度に基づく人工放射性核種からの最大想定リスク分布（線量限
度をぎりぎりに遵守しようとした時の想定上のリスク分布）の評価を行った（図 1）。
この結果、人工放射性核種からの最大想定リスク分布の 9 8 % 以上は、BG がんリスクの標準偏差 1 σに相当するリスクよりも小さいことがわかった。このことから、公衆の線量限度を遵守できる放射線防護を実施していれば、一般公衆は、BG がんリスクのばらつきの中に埋もれてしまうほどの小さなリスクしか受けないことが明らかとなった。
2．大型の廃棄物の合理的な輸送を目指した放射能分布評価技術の開発
原子炉施設の廃止措置等に伴って発生する大型の解体廃棄物は、比放射能（放射能濃度）が全体にわたって分布していることを示すことで、現行の放射性廃棄物の輸送と同等に取り扱うことが可能となる。そこで、当研究所では、ステレオ撮影技術、γ線のモンテカルロ輸送計算法、γ線測定を連続的に活用した高精度な比放射能分布評
価手法を開発してきた（図 2）。
本手法の性能を明らかにするために、まず大型模擬廃棄物と標準線源を用いて BG
計数率の推定精度を実験的に評価し、BG 計数率は± 3 0％程度以内の精度で推定できることを明らかにした。次に、処分容器への廃棄物収納条件、放射線測定条件および放射能評価不確かさの関係を、充填率をパラメータとして評価した。その結果、本手法は、充填率が比較的高い条件であっても、数回程度のγ線測定で輸送要件の確認が可能であり、実用的な測定方法であることが示された。また、本手法を適用した際の大型廃棄体の製作工程（処分容器への廃棄物収納工程）に与える影響は、充填率が1 1％程度の典型的な大型廃棄体の場合で、時間増加は約 1 0％程度で済むことが示された（表 1）［L 1 0 0 0 8］。
その他の文献Jpn. J. Health Phys., 45（ 2 ）, 172−176（ 2010 ）26

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原子力技術
原子力技術
原子力技術

BGがんリスク
BGがんリスク

確 率
確 率

0.15
0.15
公衆の線量限度
公衆の線量限度
1 mSv/y
1 mSv/y0.10
0.10

BGがんリスクのBGがんリスクの1σ
人工放射性核種起源の0.05 人工放射性核種起源の
1σ

0.05

最大想定線量分布
最大想定線量分布0.00
0.00 -6
-6
10
10

-5

-4

-3

-5
-4
-3
10
10
10
10
10
10
ICRPの定義に基づくリスク (/y)
ICRPの定義に基づくリスク (/y)

-2

-2
10
10

図 1 日本のバックグラウンドがんリスクと最大の人工放射性核種リスクの比較
図 1 日本のバックグラウンドがんリスクと最大の人工放射性核種リスクの比較
図 1 日本のバックグラウンドがんリスクと最大の人工放射性核種リスクの比較
BG がんリスクの確率分布は、正規分布として取り扱うことができ、その算術平均値は 1.2×10-3-3 /y であり、標BGがんリスクの確率分布は、正規分布として取り扱うことができ、その算術平均値はがんリスクの確率分布は、正規分布として取り扱うことができ、その算術平均値は 1.2×10
1.2 × 1 -3
0 /y/yであり、標
であり、
BG
-5 /y
-5 であった。公衆の線量限度である 1 mSv/y や人工放射性核種に起準偏差の1σに相当するリスクは
7.4×10標準偏差の1σに相当するリスクは
7.4 ×/y であった。公衆の線量限度である
1 mSv/yや人工放射性-5 1/y0であった。
公衆の線量限度である 1 mSv/yや人工放射性核種に起準偏差の1σに相当するリスクは
7.4×10
因すると想定できる最大のリスク分布は、BG がんリスクの１σに相当するリスクよりも小さい。
核種に起因すると想定できる最大のリスク分布は、BG
がんリスクの１σに相当するリスクよりも小さい。
因すると想定できる最大のリスク分布は、BG がんリスクの１σに相当するリスクよりも小さい。

表 1 廃棄体製作工程の時間増加
表
表11 廃棄体製作工程の時間増加
廃棄体製作工程の時間増加
ステレオ撮影装置
ステレオ撮影装置
放射線計測装置
放射線計測装置

模擬処分容器
模擬処分容器

廃棄物収納作業
廃棄物収納作業
比放射能分布評価(1.6m角の容器に収納する
比放射能分布評価(1.6m角の容器に収納することを想定)
ことを想定)
一回の作
収納
評価
時間の
一回の作
充填 収納
測定 評価
業の収納
時間の
作業
時間
増加割
充填
測定
業の収納
率(%) 作業
回数 時間
重量
増加割
(h)
(h)
合(%)
*1
率(%)
回数
重量
(ton)
(h)
(h)
合(%)
(ton)*1
5
2.5
2
0.33
14%
5
2.5
2
0.33
14%
0.1
10
5.0
3
0.50
10%
0.1
10
5.0
3
0.50
10%
20
10.0
6
1.00
10%
20
10.0
6
1.00
10%
*1
放射能レベルが高いため、遠隔操作による廃棄物収納が放射能レベルが高いため、遠隔操作による廃棄物収納が想定される。マニピュレータ等により把持可能な廃棄物重量を想定される。マニピュレータ等により把持可能な廃棄物重量を0.1ton(100kg)と想定した。
0.1ton(100kg)と想定した。

*1

図 2 2大型廃棄体放射能評価装置
大型廃棄体放射能評価装置
図 2 図大型廃棄体放射能評価装置
放射性廃棄物の比放射能評価においては、線源位置が不明なことによる遮へい効果の不確かさの増加から比放放射性廃棄物の比放射能評価においては、線源位置が不明なことによる遮へい効果の不確かさの増加から比放放射性廃棄物の比放射能評価においては、線源位置が不明なことによる遮へい効果の不確かさの増加から
射能評価精度が低下する。そのため、本手法では、ある程度の廃棄物が収納された時点でγ線測定を行うこと
射能評価精度が低下する。そのため、本手法では、ある程度の廃棄物が収納された時点でγ線測定を行うこと
比放射能評価精度が低下する。そのため、本手法では、ある程度の廃棄物が収納された時点でγ線測定をで、この不確かさを低減している。したがって、廃棄体の製作では、収納⇒測定⇒収納⇒測定…とγ線測定が行うことで、この不確かさを低減している。したがって、廃棄体の製作では、収納⇒測定⇒収納⇒測定…
で、この不確かさを低減している。したがって、廃棄体の製作では、収納⇒測定⇒収納⇒測定…とγ線測定が行われることになるものの（回数は充填率に依存する）、測定時間の増加が廃棄体製作工程に与える影響は小さとγ線測定が行われることになるものの（回数は充填率に依存する）、測定時間の増加が廃棄体製作工程行われることになるものの（回数は充填率に依存する）、測定時間の増加が廃棄体製作工程に与える影響は小さい。
に与える影響は小さい。
い。

21
21

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プロジェクト課題

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の増加が至近年に迫りつつある。また、送電鉄塔では塩害・塵埃等による腐食の発生・進展が懸念される。そのため、電力流通設備の保守管理戦略の高度化・合理化による設備投資・保守コストの削減が重要課題となっている。
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、大型変圧器、
高電圧 CV ケーブル、ガス絶縁開閉装置（GIS）などの主要電力機器に対する診断技術の開発とその現場適用を目指すとともに、アセットマネジメント技術を応用した個別機器の経年運用支援ならびに更新時期最適化のための保守管理手法を開発する。また、送電鉄塔などの金属部分の補修塗装の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。

主な成果
1．変電機器および地中送電設備の診断技術の開発
経年変圧器の更新計画に必要となる、絶縁紙の熱劣化診断の大幅な簡易化を目指し、変圧器の負荷状況からこの劣化を診断する手法を開発してきた［W99033］［W00031］。
その診断精度を向上させるため、6 0 kV 級の実変圧器の温度上昇試験を行い、負荷と絶縁油や巻線の温度上昇の関係式を改良し（図 1）、劣化を表す絶縁紙の重合度の低下率を実用的な誤差内（± 1 0 %）で推定可能にした。さらに、周波数応答解析（FRA）
手法［H 0 9 0 0 8］を応用し、現場ニーズの高い柱上変圧器等の再利用判定に有効な、簡易で精度の高い携帯型の巻線短絡判定器を開発した（図 2）。
また、経年設備の多い 2 0 ～ 6 0 kV 級 CV ケーブルの劣化状況を正確に把握するため、絶縁性能の評価と水トリー発生様相の把握が可能な前駆遮断試験のノイズ識別精度を高めた。その結果、従来不可能であった 0 . 3 mm 程度の微小な水トリー欠陥の検出に成功し、ケーブルの構造や布設環境による劣化の違いを十分な精度で把握できるようになった（図 3）［H 1 0 0 1 5］。
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保守管理・更新計画策定手法の構築に向けて、変圧器などの単一設備や、ガス絶縁開閉装置や架空送電線のような複合設備を対象に、機器の経年に伴う修繕費の変化や補修効果を考慮した更新計画支援プログラムを順次開発してきた［H 0 6 0 1 4］［H 0 7 0 1 3］［H 0 8 0 1 1］［H 0 9 0 1 0］。これらのプログラムをカ
スタマイズして、電力会社で運用中の変電機器、送電設備などに対する更新計画策定の支援をした。
3．送電鉄塔の塗膜劣化評価法の開発
塗膜劣化に伴う塗膜中水分の増加等によるインピーダンス低下を利用した劣化診断
手法を検討している［Q 0 8 0 3 1］。2 0 1 0 年度は、多様な試料形状に対応可能なアルミ
ニウム箔電極を用いた方法で、試料形状が限定される標準的な白金電極と同等の精度
でインピーダンス測定が可能であることを示し、本手法の実塗装構造物への適用性を高めた（図 4）。
28

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電力安定供給技術
電力安定供給技術

温度上昇(K)50
絶縁油(損失比に依存)

実測値

10

5

10

従来の
推定値
従来の
推定値

実測値

20

40

巻線温度
(電流比に依存)100

定格電流や損失に対する比(%)
図
0kV 級変圧器による絶縁油と巻線の温度実測結果
図11 660kV級変圧器による絶縁油と巻線の温度実測結果
絶縁紙の温度による劣化推定に大きな影響がある絶縁油
絶縁紙の温度による劣化推定に大きな影響がある絶縁油と巻線の温度を表す新推定直線は、従来の計算手法で推と巻線の温度を表す新推定直線は、従来の計算手法で推定定される点線の値よりも高いことが判明した。この違いをされる点線の値よりも高いことが判明した。この違いを補補正することにより絶縁紙の劣化推定精度を向上させた。
正することにより絶縁紙の劣化推定精度を向上させた。

図
図 22 柱上変圧器の携帯型巻線短絡判定器
柱上変圧器の携帯型巻線短絡判定器
この装置の測定線を柱上変圧器の巻線につなぐ
この装置の測定線を柱上変圧器の巻線につなぐだけで巻線短絡の有無を即座に判定できる。
だけで巻線短絡の有無を即座に判定できる。
（試作：（株）電力テクノシステムズ）（試作：(株)電力テクノシステムズ）

図 3 図CV
3 ケーブルに対する前駆遮断試験により検出さ
CV ケーブルに対する前駆遮断試験によりれた微小水トリー欠陥の例
検出された微小水トリー欠陥の例
6
0kV
級以下の
CV ケーブルでは水トリーによる絶縁劣ケーブルでは水トリーによる絶縁60kV 級以下の CV劣化が懸念されている。撤去 CV ケーブルを用いて経化が懸念されている。撤去 CV ケーブルを用いて経年に年による劣化進行状況を詳細に把握するためには、微よる劣化進行状況を詳細に把握するためには、微小な水
小な水トリー欠陥を検出することが重要となる。この
トリー欠陥を検出することが重要となる。この写真は
写真は 7 7kV CV ケーブル中の微小な水トリー（長さ77kV
CV から前駆遮断試験中に絶縁破壊
ケーブル中の微小な水トリー（長さ0.33mm）
0.3 3mm）（電気トリー）

図
図 44 屋外に曝露した塗装鋼板試験片の塗膜劣化に
屋外に曝露した塗装鋼板試験片の塗膜劣化による塗膜インピーダンスの変化（周波数1kHz）
1kHz）
よる塗膜インピーダンスの変化（周波数
添加剤を加えて粘度を高めた電解液と形状可変なア添加剤を加えて粘度を高めた電解液と形状可変なア
ルミニウム箔電極を用いて測定した塗膜インピーダ
ルミニウム箔電極を用いて測定した塗膜インピーダ
ンスは標準的な白金電極の場合とほぼ一致した。こンスは標準的な白金電極の場合とほぼ一致した。この成果により、多様な測定対象形状が想定される現の成果により、多様な測定対象形状が想定される現場診断手法の目処が付いた。試料はブラスト鋼板に場診断手法の目処が付いた。試料はブラスト鋼板に
湿気硬化形ポリウレタン樹脂塗料を下塗りしたものが始まっているところを捉えている。
から前駆遮断試験中に絶縁破壊（電気トリー）が始まっを用いた。
湿気硬化形ポリウレタン樹脂塗料を下塗りしたものているところを捉えている。

を用いた。

21

29

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プロジェクト課題

送電設備の風雪塩害評価
背景・目的
2 0 0 5 年 1 2 月、日本海側の送電設備において、過大な着雪の重みによる送電鉄塔の一部損壊や、電線のギャロッピング＊ 1 による短絡事故、がいしに付着した多量の雪に含まれた塩分による絶縁低下（塩雪害）が発生した。このような送電設備の雪害を教訓として、
電力安定供給を確保するための各種雪害対策の効果検証や雪害事象の解析・予測技術の向上が求められている。
本課題では、送電設備の雪害に関するデータ管理と観測を一元的に行い、実線路での気象・着雪観測を踏まえて、雪害に関わる現象の解明や解析・予測技術の向上を図る。

主な成果
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
全国に設置した送電設備の雪害観測システムによる観測と着氷雪事故データベース（DB）および気象 DB の運用を継続するとともに、これまでに取得した観測データの分析を進め、雪害対策品の効果検証と着雪観測データに基づく電線着雪予測手法の改良を行った。また、観測された 4 導体電線のギャロッピング挙動の分析を進め、着雪分布を考慮した数値解析によって、振動形状の再現に成功した。
2．着雪がいしの耐電圧試験法の確立
塩雪害対策の効果検証のためには、着雪したがいしの耐電圧特性の解明が重要である。海外試験設備を利用した試験により、塩分を含む導電率 2 0 0 μ S/cm 程度の雪が
1 5 4 kV 級のがいしに圧密着雪し、散水によって含水率を上げた条件における耐電圧試
験方法を確立した（図 1）。
3．電線のギャロッピング現象解明に向けた実験手法の考案
現地観測で把握が難しい電線のギャロッピング現象の発生条件や振動特性を解明す
るには、入力条件が明確な屋内実験が有効である。2 0 1 0 年度には、ギャロッピング
実験専用の風洞を導入して（図 2）、2 0 0 9 年度までに開発した電線実径間の振動特性再現手法を適用した実験を行い、実径間と同様の低振動数・大振幅のギャロッピング
現象を屋内実験で再現することに成功した。
4．飛来海塩累積値の広域空間分布推定手法の開発
架空送電設備の効率的な保守のため、主要な腐食環境要因である飛来海塩粒子について、その累積値の広域空間分布を把握する必要がある。局所地形の影響も考慮できる当研究所開発の風況・海塩粒子輸送解析コード NuWiCC‒ST について、数十 km を超える広い範囲の累積的な飛来海塩量評価に適用可能であることを確認するとともに［N 1 0 0 0 6］、海上風速と吹送距離を考慮した海上の海塩濃度設定法を新たに提案した［N 1 0 0 1 2］
（図 3）。本解析コードは、電力各社の飛来塩分マップ作成に広く活用された。
＊ 1：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、あるいは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。

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電力安定供給技術

電力安定供給技術(a) 導電率を
200
程
（a）
導電率を
2 0μS/cm
0μS/cm程度に調整した人工雪を度に調整した人工雪を懸懸垂吊りした長幹がいし垂吊りした長幹がいしへへ圧密着雪させ、筒雪で圧密着雪させ、筒雪で覆わ覆われた状態。さらに散れた状態。さらに散水によ水によって含水率を上げって含水率を上げている。
ている。
(b)～(d)
上記の手順で導電（b）～（d）上記の手順で導電率の高い雪で覆われた率の高い雪で覆われた着
着雪がいしへ課電するこ
雪がいしへ課電することとにより、部分放電からにより、部分放電からフラフラッシオーバへ至る過ッシオーバへ至る過程が（a）
着 雪で覆われた （b）課
 電開始直後 （c）フ ラッシオーバ （d）
フラッシオーバ(a)着雪で覆われた(b)課電開始直後(c)フラッシオーバ(d)フラッシオーバ
程が再現された。
長幹がいし（部分放電）
直前直前
長幹がいし（部分放電）
再現された。
図
図11

着雪がいしがフラッシオーバに至る過程
着雪がいしがフラッシオーバに至る過程

吹出し部

風洞仕様
風洞仕様
型
型 式：吹出し式
式：吹出し式
軸流ファン型
軸流ファン型
吹出口：高さ2.5m
吹出口：高さ 2.5m
幅1.6m
幅 1.6m
風 速：3.0～16.5m/s
風 速：3.0～16.5m/s
風速の乱れの大きさ
風速の乱れの大きさ：0.5%以下：0.5%以下
図
図 22 送電線部分模型を用いた屋内実験によるギャロッピング再現実験装置
送電線部分模型を用いた屋内実験によるギャロッピング再現実験装置
風洞吹出し下流に広い空間が確保されており、電線実寸部分模型と2009年度に開発した模型支持手法を用い風洞吹出し下流に広い空間が確保されており、電線実寸部分模型と 2009 年度に開発した模型支持手法を用いたた実験により、送電線実径間と同様の低振動数・大振幅のギャロッピング現象を屋内で再現することができる。
実験により、送電線実径間と同様の低振動数・大振幅のギャロッピング現象を屋内で再現することができる。

飛来海塩量[kg/m2s]

飛来海塩量[kg/m2s]（a）関東地方(a) 関東地方（b）中国地方(b) 中国地方

図33 年間平均の飛来海塩量分布（地上高さ
年間平均の飛来海塩量分布（地上高さ 40m）
図4 0m）
当研究所開発の風況・海塩粒子輸送解析コード
NuWiCC-STを用いて、広い範囲の年間平均の飛来海塩量分布
当研究所開発の風況・海塩粒子輸送解析コードNuWiCC-STを用いて、広い範囲の年間平均の飛来海塩量分布図を作成した。複数地点での海塩の観測データと解析結果との対比により、本手法の適用性が確認された。
図を作成した。複数地点での海塩の観測データと解析結果との対比により、本手法の適用性が確認された。

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プロジェクト課題

P C B 汚染変圧器の簡易処理・計測技術
背景・目的
2 0 0 2 年に変圧器などの電気機器に微量の PCB が混入していることが確認された。混入が疑われる機器は多数存在するため、混入の有無を調べる PCB の測定技術や経済的な混入機器の処理技術の確立が求められている。
本課題では、当研究所で培ったバイオ技術を生かし、PCB を迅速かつ安価に測定する
PCB バイオセンサーの高度化、並びに PCB を精度良く測定する簡易機器分析技術の提案を行うとともに、経済的な低濃度 PCB 混入変圧器処理の実現を目指し、機器内部の PCBを絶縁油で洗浄する加熱強制循環洗浄技術及び課電自然循環洗浄技術の開発を行う。

主な成果
1．PCB バイオセンサー− 環境省が推奨する PCB 測定法に採用

当研究所が開発した PCB バイオセンサーについて、絶縁油から PCB を迅速に抽出する方法や、バイオ素子（抗体）と PCB の反応の検出精度を高める改良を行った。
この改良手法は、混入の有無を確認できる環境省の迅速測定法＊ 1 に採用された（表 1）。
また、更なる測定の迅速化を目指した次世代の PCB バイオセンサー開発の一環として、
微細加工技術を応用し、マイクロメートル単位の反応場を利用して絶縁油から迅速にPCB を抽出する方法などを提案した（図 1）［V 1 0 0 2 7］。
2．PCB 簡易機器分析− 環境省が推奨する PCB 測定法に採用

分子の大きさの差を利用して絶縁油成分から PCB を分離するゲル浸透クロマトグ
ラフに続いて電子捕獲検出器付きガスクロマトグラフ（GC-ECD）で PCB を測定する方法が、PCB 濃度を精度よく決定できる環境省の簡易定量法＊ 1 に採用された（表 1）［V 0 9 0 2 3］。また、多層シリカゲルカラムグラフにて絶縁油成分から PCB を分離し、電子捕獲検出器付きガスクロマトグラフで PCB を測定する方法も、混入の有無を確認できる環境省の迅速測定法＊ 1 に採用された（表 1）［V 1 0 0 1 7］。また、これらの簡易機器分析において、PCB 異性体組成の解析から迅速な PCB 濃度換算を可能とする
新しい方法を開発した［V 1 0 0 2 0］。
3．低濃度 PCB 混入変圧器の洗浄− 環境省から PCB 処理技術として評価

PCB が混入した変圧器の簡易処理を目的として加熱強制循環洗浄技術及び課電自然
循環洗浄技術を提案し（表 2）、小型変圧器を用いた実証試験を行った。変圧器を構成する部材は、何れの洗浄技術においても、洗浄後に、PCB 無害化処理における法定処
理基準を満足していた。これらの洗浄技術は、環境省の PCB 等処理技術調査検討委員会による技術評価を受け、2 0 1 0 年 1 2 月に PCB 処理技術として認められた。
＊ 1：環境省「絶縁油中の微量 PCB に関する簡易測定法マニュアル 第 2 版」2010 年 6 月

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電力安定供給技術
表1

環境省が推奨する PCB 測定法＊ 1 に採用された当研究所開発の測定法一覧

1：高濃度硫酸シリカゲルカラム / フロースルー式免疫測定法（イムノアッセイ）。
2：SO3 添加濃硫酸多層シリカゲル処理 / キャピラリカラムガスクロマトグラフ / 電子捕獲型検出器（GC/ECD）法。
3：ゲルパーミエーションクロマトグラフ / 多層シリカゲルカラム / キャピラリーガスクロマトグラフ / 電
子捕獲型検出器（GC/ECD）法。
4：一試料の測定操作に要する時間。
5：一台の機器で 1 名が一日で測定できる試料の数。

図 1 微細加工技術を利用した迅速な PCB 抽出
ガラス基板上の数センチ四方に微細加工により作製した PCB 抽出器。抽出器を流れる PCB を含む油から、渦流を伴うマイクロ窪み構造に保持された抽出溶媒に PCB を抽出する。
表2

環境省から評価された当研究所提案の洗浄技術

1：実証試験を行った洗浄前の変圧器に含まれる絶縁油の PCB 濃度。
2：実証試験を行った際の洗浄時間。

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プロジェクト課題

配変電設備の戦略的災害復旧支援
背景・目的
電力流通設備の効果的な災害対策に寄与するために、応急復旧時など情報錯綜期に得られる災害情報の信頼性や精度、想定外力（ハザード）や対象となる地域、設備の多様性等を十分考慮したリスク評価と災害対応支援方策を確立することが求められている。
本課題では、災害時の復旧対応支援方策を確立するため、主に配電設備・変電設備を対象に地震・台風などの予測情報をデータベース化して配信するシステム、およびハザード
情報に基づいて事前・事後対応を支援する復旧支援システムを構築し、適用地域において実用化を図ることを目的とする。

主な成果
1．リモートセンシング技術の配電設備災害復旧支援への応用
既往地震による被害事例を参考に、配電設備の応急復旧に寄与するリモートセンシ
ング画像の目標取得時間を 48 時間と設定し、リモートセンシングの各方式（組み合わせ）を、被害抽出精度と 48 時間以内の取得可能性という観点から評価した（図 1 ）。
その結果、機能拡張中の地震被害推定システム（ RAMP‒Er ）と「レーザ搭載航空機（ 3次元計測）」および「合成開口レーダ（ SAR ）搭載衛星」の両リモートセンシング方式により、災害応急復旧実務において被害実態把握の効率化が図れる可能性が高いことを明らかにした［ N 10023 ］。
2．配電引込線を対象とした地震被害推定手法の開発
需要家施設被害の影響を最も受ける引込線を対象とした地震被害推定手法を開発した。本手法は、引込線の地震時発生軸力に着目した地震被害指標（引き込み線性能値）
をもとに、引込線被害を推定する。開発手法を 2 0 0 7 年新潟県中越沖地震による被災地域に適用し、その推定精度を検証した。その結果、開発した手法による被害推定結
果は、実被害記録と相関が高く、引込線被害を精度よく推定できる可能性が高いことを確認した（図 2）。
3．津波情報システムの開発
地震直後に津波被害が懸念される地域を対象として、地震と津波に関する最新情報（地震諸元、沿岸の水位変動、詳細地形情報）から、津波による水位変動と浸水域を推定するシステムの基本モジュールを開発した（図 3）。今後、東日本大震災の津波浸水域記録等による精度検証を行う。さらに、電力各社へ浸水域情報を提供することを目指し、本システムと RAMP‒Er を連動させる。
4．変電設備の耐震性評価ツール（ELECTREE）の開発
超高圧等の重要変電設備などの耐震性評価に必要となる解析を簡易に一括に実施できるツール（ELECTREE）のプロトタイプ版を開発した（図 4）。本ツールは、入力
地震動作成から、地盤応答解析、杭・基礎－地盤の連成解析、および機器の FEM解析ツー
ルを含み、ユーザーフレンドリーなインタフェイスを有することが特徴である。
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電力安定供給技術

電力安定供給技術
被害抽出精度250

計測震度に基づく推定(R=0.58)

高い

航空機（3 次元計測）SAR 搭載衛星（技術開発が進んだ場合）

光学センサ
搭載衛星

48 時間以内の取得可能性（目視判読）
低いSAR 搭載衛星（後方散乱強度）

光学センサ
搭載衛星
（自動判読）

高い

引込線性能値に基づく推定（R=0.96)

200

150

100

50

0
0

50

100

150

200

250

実測値(被害箇所数）

被害規模の大小関係
を地域単位で広域に把握可能低い

推定値(被害箇所数）

半壊以上の建物被害を建物単位で把
握可能
レーザ搭載

図
図22 引込線被害の推定値と実測値の比較
引込線被害の推定値と実測値の比較
2 02007
0 7 年新潟県中越沖地震の実被害記録を基に、
年新潟県中越沖地震の実被害記録を基
計測震度及び引込線性能値を用いて引込線被害に、
計測震度及び引込線性能値を用いて引込線被数を推定した。引込線性能値による推定結果は、害数を推定した。引込線性能値による推定結果
計測震度を用いる場合に比べ、推定値と実測値
は、計測震度を用いる場合に比べ、推定値と実測の相関係数
R が 1 に近くなり、提案手法の妥当値の相関係数 R が 1 に近くなり、提案手法の妥性が示された（本研究の一部は東北電力からの当性が示された（本研究の一部は東北電力からの受託研究として実施）。

図
リモートセンシングの被害抽出精度と目標取得
図 11 リモートセンシングの被害抽出精度と目標取得時
時間内での画像取得可能性
間内での画像取得可能性
配電設備の応急復旧に効果的な目標画像取得時間内
配電設備の応急復旧に効果的な目標画像取得時間内（4
8 時間以内）にて、画像取得の可能性が最も高いセ（48時間以内）にて、画像取得の可能性が最も高いセンサとプラットフォームの組み合わせは、「SAR
搭載
ンサとプラットフォームの組み合わせは、「SAR搭載衛衛星」となる。被害抽出精度のもっとも高い組み合わ星」となる。被害抽出精度のもっとも高い組み合わせは、
受託研究として実施）。
せは、「レーザ（3次元計測）搭載航空機」の組み合わ「レーザ（3次元計測）搭載航空機」の組み合わせとな
せとなる。
入力地震動
る。

応答スペクトル適合地震動

入力地震動波形

応答スペクトル
K-NET, KiK-net波形変換

津波情報
津波挙動

津波浸水域

K-NET, KiK-net

地 盤 応答解析

地表面波形
地盤水平変位

トップページ
はぎとり
波形

入力地震動波形

地盤モデル

水位情報

標高

•地震直後
早期浸水域情報

杭-基礎モデル

杭-基礎
解析

観測例
右図は2010チリ津
波の水位変動地表面、
基礎位置
基礎入力波形

験潮情報

高精度化
領域拡大

地盤水平変位

地震情報•地震1時間程度
浸水域情報更新

機器解析

数値計算

海底地形

RAMP：地震情報と共に電力へ配信

図
図33 津波情報システム
津波情報システム本システムにより、地震と津波に関する最新情報を本システムにより、地震と津波に関する最新情報を取得し、浸水域等の被害情報を、地震発生後、直ち取得し、浸水域等の被害情報を、地震発生後、直ちにに RAMP‒Er を通じて、電力会社に提供することがRAMP-Er を通じて、電力会社に提供することが可能
可能となる。
となる。

対象機器（各種解析による様々な入力波形）
・杭-基礎解析による入力波形(基礎・地表面)・地盤解析による地表面波形
・入力地震動波形

図 44 変電設備の耐震性評価ツール（ELECTREE）
変電設備の耐震性評価ツール（ELECTREE）
図
ELECTREEにより、入力地震動作成から、地点
ELECTREEにより、入力地震動作成から、地点の地盤特性や基礎形状を考慮した機器の耐震性評の地盤特性や基礎形状を考慮した機器の耐震性評価
価が簡便に実施できる。
が簡便に実施できる。

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プロジェクト課題

I C T 社会における雷害対策
背景・目的
近年、情報通信技術（ICT：Information and Communication Technologies）を多用して高度化した社会システムが構築されつつある。しかし、このようなシステムは雷などに起因する電磁現象に対する脆弱性が指摘されており、送電線などへの雷撃によって情報ネッ
トワークやライフラインなどのインフラが機能を停止すると、社会に大きな混乱を引き起こす可能性が危惧される。
本課題では、これまで当研究所で培ってきた電力設備に対する雷害対策技術をさらに発展的に展開し、ICT 適用環境下で強靱かつ柔軟な電力供給システムを実現するため、リスク評価の観点も採り入れた新しい雷害対策技術を開発する。

主な成果
1．雷リスク評価プログラムの高度化
2 0 0 9 年度に開発した「雷リスク評価基本プログラム」に「送電線雷事故率計算プ
ログラム」などを搭載し、送電線の雷リスク評価および瞬時電圧低下（瞬低）リスク評価を可能とした（図 1）。このプログラムでは、雷データ、地形データ、および送電線配置などの設備データを入力することにより、任意の条件における送電線雷リスク
および瞬低リスク評価が可能となる［H 1 0 0 0 2］。
2．発変電所の低圧制御回路で生じる誘導サージ電圧特性の解明
発変電所の低圧制御回路が永久故障に至る原因のほとんどが発変電所の接地網と主回路に侵入した雷サージに起因するものである。しかし、低圧制御回路の回路構成が誘導サージ電圧に与える影響は明らかにされておらず、適切な保護対策を確立するには至っていない。これまでに、接地網に雷サージが侵入するケースについて、低圧制御回路に発生する誘導サージ電圧の大きさと回路構成方式との関係を明らかにしてきた。
2 0 1 0 年度においては、主回路に雷サージが侵入するケースについて、低圧制御回路モデルを実際の計器用変成器（VT、CT）とディジタル型保護継電装置を用いて構築し、設備構成（制御線の線種や布設位置、ガス絶縁母線のシース接地方式など）が誘導サージ電圧に与える影響を評価した。これにより、低圧制御回路への誘導サージ
電圧は主に VT、CT における一次側から二次側への電圧移行によって発生することを明らかにした（図 2、図 3）［H 1 0 0 1 1］。これらの結果により、低圧制御回路の構成方式が雷サージに起因する誘導サージ電圧に与える影響を定性的に明らかとした。
3．ディジタル機器・ICT 機器のイミュニティ評価手法の調査
各種電気所のディジタル機器・ICT 機器に適用されるイミュニティ評価手法について、内外の関連規格を調査した。この結果、ディジタルリレーやディジタル無線装置など用途別の規格において、機器の設置箇所において想定される電磁雑音の種類と雑音レベルを考慮して、イミュニティ試験項目および試験レベルが決定されていることを把握した。
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電力安定供給技術

電力安定供給技術

拡大図（黒字はノード名、％値はそのノード
における瞬低リス（a）仮想の送電線系統雷事故(a) 仮想の送電線系統雷事故
発生レベル（青：小、赤：大）発生レベル（青：小、赤：大）ク評価指標）（b）瞬低リスクの解析結果例(b) 瞬低リスクの解析結果例

図
図 11 瞬低リスクの計算表示画面の例
瞬低リスクの計算表示画面の例
ここでは、我が国の系統解析に標準的に用いられているモデル系統を日本地図上に仮に配置し、ここでは、我が国の系統解析に標準的に用いられているモデル系統を日本地図上に仮に配置し、各各ノード地点に対応する地形、雷撃頻度を用いて各送電線の雷事故率を計算し、これらの結果をノード地点に対応する地形、雷撃頻度を用いて各送電線の雷事故率を計算し、これらの結果を用いて各ノードでの瞬時電圧低下の大きさとその発生頻度を計算する。それらを総合的に評価して各ノード
用いて各ノードでの瞬時電圧低下の大きさとその発生頻度を計算する。それらを総合的に評価しの瞬低リスク評価指標を算出し、最大値を 100 として相対評価した値を、色を変えてグラフに表示て各ノードの瞬低リスク評価指標を算出し、最大値を1 0 0 として相対評価した値を、色を変えてしている。
グラフに表示している。
ガス絶縁開閉装置（GIS）モデル
GISモデル

インパルス
電圧・電流を印加
波頭長：2.4 µs
電 パルス幅：176 µs
圧 波高値：620 V

制御建屋接地網

ガス絶縁母線
深さ：0.5 m
計器用変圧器（VT）
断面積：60 mm 2
計器用変流器（CT） 制御線
連接接地線（CVV線，CVV-S線）

制御建屋

6m

4m

高さ 0 m, 1 m

波頭長：0.18 µs
電波尾長：1.08 µs
流
波高値：１A

60 m

ディジタル型
保護継電装置

主接地網

保護継電装置の入力端子間の深さ：0.5 m
サージ吸収コンデンサの有無
断面積：60 mm 2 をパラメータとして、端子間において誘導サージ電圧を測定

30 m
電圧印加線

図22 主回路・低圧制御回路を模擬した実験配置
主回路・低圧制御回路を模擬した実験配置
図

電圧 [V/A]

0.05

多点接地（制御線高さ：0m）

0
一点接地（制御線高さ：0m）-0.05

多点接地（制御線高さ：1m）

0

0.5

1
時間 [ μs]

1.52

誘導サージ電圧の測定結果の一例として、GIS
誘導サージ電圧の測定結果の一例として、モデル側にある
CT 信号出力端子と保護継電
GIS モデル側にある
CT 信号出力端子と保護継装置側のCT
信号入力端子を制御線（CVV
電装置側のCT
信号入力端子を制御線（CVV 線）線）
で接続したときの結果を示す。
で接続したときの結果を示す。
ガス絶縁母線のシース接地方式（多点接地、
ガス絶縁母線のシース接地方式（多点接地、一点接地）あるいは制御線の布設高さ（大地面一点接地）あるいは制御線の布設高さ（大地から 0m、1m
面から0m、1m の高さ）は、誘導サージ電圧（波の高さ）は、誘導サージ電圧（波高値）にほとんど影響を与えない。
高値）にほとんど影響を与えない。

図
図33 ガス絶縁母線のシース接地方式・制御線の布設高さの影響
ガス絶縁母線のシース接地方式・制御線の布設高さの影響

21
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プロジェクト課題

水力施設の防災・維持管理技術
背景・目的
水力発電施設については建設後 5 0 ～ 6 0 年以上経過したものが増えてきているが、これらを適切に維持・更新・運用していくことは、温暖化対策や電力安定供給の観点から重要である。また近年、設備の経年化や河川・周辺の森林を取り巻く環境の変化が著しく、
特に災害の増加・巨大化が水力発電施設の運用にも影響を与えている。
本課題では、経年ダム構造物についてはダムゲートとダム本体を対象として、大規模地震に対する安全性照査の観点から、損傷状態を見据えた耐震性能評価・解析法を構築する。
また、流域土砂管理総合技術として、ダム上流域での土砂発生要因や貯水池での土砂の挙動を監視する技術を開発するとともに、土砂堆積・濁水を簡易に予測するための解析モデ
ルを開発する。

主な成果
1．経年ダム構造物の耐震性能評価
有限要素解析を用いた耐震性能評価手法に反映させる基礎情報を得るため、重力式
コンクリートダムの地震時挙動評価に活用する実験および有限要素解析を実施した。
実験では、2 0 0 9 年度に引き続き堤体着岩近傍での破壊性状を評価する数値解析モデ
ルの構築に資する、破壊箇所の伸展や局所変形等のデータを取得した。有限要素解析
では、堤体形状や解析モデル（図 1）、解析方法等の影響を定量的に把握した。
また、洪水吐ゲートの主要部材の塑性化や座屈を考慮した地震時挙動を構造解析で評価するための基礎情報を得るため、洪水吐ゲートの主要形式であるローラーゲート
を対象に、損傷に注目した耐荷力実験（図 2）を行った。この実験では、主桁 2 本を含む範囲を対象とした部分模型に、貯水池の水圧と地震力に相当する荷重を静的に作用させて、損傷形態、最大耐荷力等への影響を把握した。
2．流域土砂管理総合技術の開発
ダム上流域での土砂発生要因を特定するため、衛星画像や航空写真を用いてダム上
流域の土砂生産源の判別モデルを構築し、放棄林の増加など土砂生産量の増加が懸念されている流域に適用した（図 3）。さらに、土砂発生の主要因となる斜面崩壊の危険度の把握を容易にするための水移動監視装置を導入し、豪雨中の水移動観測を実施す
るとともに、この様子を模擬するための 3 次元斜面浸透流モデルを開発した。
貯水池への土砂堆積・濁水挙動を予測するための手法として、簡易に計算設定や結果表示ができる GUI（図 4）を装備し、平面 2 次元河川、貯水池の流動ならびに地形変化の解析が可能な C － HYDRO 2 D を開発した。さらに、この手法の検証として、GPS と超音波ドップラー流速分布計（ADCP）を用いた移動式の観測システムをダム
貯水池に適用し、高精度のデータを取得するための検討を行った。

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電力安定供給技術
電力安定供給技術
ダム堤体

貯水池
載荷

載荷

載荷

端縦桁

スキンプレート
2.2m
主桁

基礎岩盤

貯水池上流域の拡幅考慮

スキンプレートを上側にして設置し，ゲート両端の端縦桁を支持して載荷図
図11 ダムのダムの 33 次元有限要素解析に用いたモデル
次元有限要素解析に用いたモデル
地震時の堤体応答や堤体上流面に作用する貯水の動水
地震時の堤体応答や堤体上流面に作用する貯水の動水
圧分布等が、モデル化や解析方法等の違いにより異な圧分布等が、モデル化や解析方法等の違いにより異なる
るため、ダム堤体と基礎岩盤、貯水池の連成を考慮しため、ダム堤体と基礎岩盤、貯水池の連成を考慮した 3
た 3 次元有限要素解析を実施し、それらの影響を定量
次元有限要素解析を実施し、それらの影響を定量的に把的に把握した。
握した。

図
図22 ローラーゲート模型の耐荷力実験
ローラーゲート模型の耐荷力実験
ゲート幅と主桁間距離をパラメータとしたローゲート幅と主桁間距離をパラメータとしたローラー
ラーゲートの部分模型を製作し、貯水池の水圧とゲートの部分模型を製作し、貯水池の水圧と地震荷
地震荷重により、主桁やスキンプレートの損傷や重により、主桁やスキンプレートの損傷や最大耐荷
最大耐荷力を把握する耐荷力実験を実施した。
力を把握する耐荷力実験を実施した。

図
図33 土砂生産過程を考慮した植生区分分布図
土砂生産過程を考慮した植生区分分布図
衛星画像や航空写真から、ダム上流域での土壌流出
衛星画像や航空写真から、ダム上流域での土壌流出機機能の異なるスギ、ヒノキ、マツ、広葉樹等の判別能の異なるスギ、ヒノキ、マツ、広葉樹等の判別を行を行った。伐採跡地の再生状況を反映でき、伐採のった。伐採跡地の再生状況を反映でき、伐採の集中す
集中する箇所と監視を容易に行うことができる。
る箇所と監視を容易に行うことができる。

図
図44 濁質流動解析システムの濁質流動解析システムの GUI
GUI
濁質流動解析システムの実行に必要な初期設定パラ
濁質流動解析システムの実行に必要な初期設定パラ
メータの入力ならびに解析の実行、解析結果の可視メータの入力ならびに解析の実行、解析結果の可視化画像の表示をグラフィカルなユーザーインター
化画像の表示をグラフィカルなユーザーインターフ
フェース（GUI）上で容易に操作することができる。
ェース（GUI）上で容易に操作することができる。

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39

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プロジェクト課題

検査・予測・監視の統合化設備診断技術
背景・目的
近年、高効率プラントである超々臨界圧火力発電所では、高クロム鋼製蒸気配管溶接部においてクリープ損傷に起因する様々な不具合が発生している。また、累積運転時間が
2 0 万時間を超える経年火力発電所においても高温機器での損傷が懸念されている。これ
らの発電設備を安全かつ合理的に運用・管理する上では、従来にも増して信頼性の高い設
備診断技術が必要とされる。
本課題では、これまでに当研究所が進めてきた超音波を用いた先進的な非破壊検査技術、および、損傷の進行を高精度で予測する解析技術を高度化すると共に、検出された損傷の運転中の変化をモニタリングできる監視技術を開発する。さらに、各技術の特徴に基づき、それらを適切に組み合わせた統合化設備診断技術を構築する。

主な成果
1．形状変化部に適用可能な超音波非破壊検査技術の開発
超音波非破壊検査法は内在欠陥の検出に有効であるものの、ボイラ配管における溶接部の表面からの盛り上がり部分（余盛）や管台部等の形状が大きく変化する部位（形状変化部）への適用は困難であった。そこで、形状変化部に対しても適用可能な超音
波非破壊検査法を開発するために、信号処理技術を活用した表面形状の推定手法を考案した［Q 1 0 0 2 1］。既往研究で開発した超音波フェーズドアレイ非破壊検査技術に
本推定手法を組み込んだ探傷方法を余盛形状付試験体に適用した結果、従来の超音波
非破壊検査法では検出が困難であった形状変化部の内在欠陥も正確に検出できることが明らかとなった（図 1）。
2．高周波ガイド波による局所減肉の検出
配管の液滴衝撃コロージョン等の局所的な減肉を検出するために、従来よりも周波数の高いガイド波＊ 1 を用いた配管減肉測定手法を構築すると共に、これに基づいた高い検出能の探傷装置を開発した［Q 1 0 0 1 1］。曲率半径が大きい構造物に比べてガイド
波の長距離伝搬特性が劣る小口径配管やエルボ配管に本技術を適用し、各配管における減肉の検出限界を明らかにした（図 2）。さらに、ガイド波の測定結果におけるエコー
強さを指標とすることにより、減肉の深さも推定できることを明らかとした。
3．配管系統応力解析プログラムの計算時間の短縮
既往研究で開発したボイラ配管系統に対する応力解析プログラムに関して、配管系
統全体を 3 次元要素で正確にモデル化した対象も短時間で計算できるように、演算部分に改良を加えた。計算時間の大半を占める連立方程式の解き方を直接解法から大規模解析に適した反復解法のアルゴリズムに変更した結果、先に開発した応力解析プロ
グラムと比べて約 1 / 2 0 の計算時間で応力分布を評価することが可能となった（図 3）。
＊ 1：肉厚全体を振動させて伝搬する超音波の振動モードであり、優れた長距離伝搬特性を有する。

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電力安定供給技術

電力安定供給技術

アレイ探触子
推定された
表面形状
探傷領域

表面からの距離

探触子の左端からの距離

模擬欠陥の指示

余盛
試験体

模擬欠陥

(a)余盛付試験体と表面形状の推定結果
余盛付試験体と表面形状の推定結果（a）(b) 今回提案の手法による探傷結果
今回提案の手法による探傷結果（b）

図図1 1 超音波非破壊検査法による余盛付試験体の探傷結果
超音波非破壊検査法による余盛付試験体の探傷結果
信号処理技術を用いて表面形状を適切に推定することにより、形状変化の影響を考慮することが可能と信号処理技術を用いて表面形状を適切に推定することにより、形状変化の影響を考慮することが可能とななった。その結果、従来の超音波非破壊検査法では検出が困難な余盛付試験体の内在欠陥を高い精度でった。その結果、従来の超音波非破壊検査法では検出が困難な余盛付試験体の内在欠陥を高い精度で検出検出することができた。
することができた。
ボイラ出口

探触子

減肉

端面
配管系統

3m

蒸気タービン

エコー強さ (V)

0.5

端面エコー

応力
高

減肉エコー
0.0

-0.5
0

1.0

2.0

3.0

時間(ms)
図
図 22 高周波ガイド波による小口径配管
高周波ガイド波による小口径配管（外径34mm、肉厚6mm）の局所減肉の測定結果（外径 34mm、肉厚 6mm）の局所減肉の測定結果
高周波ガイド波を用いることにより、肉厚の高周波ガイド波を用いることにより、肉厚の 20%2 0% 程度の深さの局所減肉を約 3m 離れた位置か程度の深さの局所減肉を約 3m 離れた位置から
らでも検出することができた。エコー強さを用でも検出することができた。エコー強さを用いるいることにより、減肉深さも推定可能となった。
ことにより、減肉深さも推定可能となった。

低

図
図33 33次元の大規模応力解析結果例
次元の大規模応力解析結果例
解析プログラムの演算部分を改良することにより、配解析プログラムの演算部分を改良することにより、配管
管系統全体を次元要素で正確にモデル化した大規模系統全体を 3 3次元要素で正確にモデル化した大規模解解析を、従来と比べて大幅に短い計算時間で実施する
析を、従来と比べて大幅に短い計算時間で実施することことが可能となった。
が可能となった。

21

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プロジェクト課題

I G C C の燃料種拡大化・高効率化
背景・目的
高効率な石炭ガス化複合発電（IGCC）は、次世代の石炭利用火力発電として、電気事業にとって重要な技術である。当研究所は、IGCC 開発創生期のプロセス開発から研究に携わり、現在運転が進められている実証機の設計・運転条件の検討等を支援してきた。
本課題では、将来の商用 IGCC 開発に向けて、フレキシブルな燃料運用や更なる高効率化、信頼性向上のため、ガス化プロセスにおける燃料種拡大化技術、IGCC 用乾式ガス精製システム、ガス化炉運転状態診断 ･ 障害予知システムを開発する。

主な成果
1．実証機の運転支援
亜瀝青炭を含む、組成の異なる 3 炭種について、熱天秤によるガス化反応速度解析
結果に基づき、当研究所開発の一次元ガス化性能解析ツールを用い、実証炉でのガス化性能を予測した（図1）。また、当研究所開発の熱効率解析汎用プログラム（EnergyWin）などを用い、プラント運転データから運転状態の評価を行う IGCC プラント運転状態
評価ツールを開発した。本ツールにより、プラント各部の状態量や各機器の性能把握、プラント全体の熱物質収支の評価を簡便に実施することが可能となった。
2．燃料種拡大に向けた褐炭のガス化反応特性の解明
安価で埋蔵量が豊富な低品位炭である豪州の褐炭をガス化する場合、熱分解により放出された揮発分の分解・改質で発生する水素ラジカルが、チャーのガス化反応＊ 1 を阻害することが知られている。この現象に対し、水素ラジカルがチャーの活性点に吸着し、チャー中触媒物質と置換する一連の素反応モデルを新たに提案し、揮発分とチャーの相互作用を考慮したガス化反応モデルを構築した。本モデルは既存の実験結果を精度よく予測することができ（図 2）、褐炭用ガス化炉の設計検討に有効に活用できるものである［M 1 0 0 1 4］。
3．乾式ガス精製システムの最適化検討ツールの開発
IGCC の一層の熱効率や経済性の向上を目指した乾式ガス精製システム（図 3）の最適化のために、本システムを構成する各種不純物除去プロセスの設計データを計算するツールを開発した。これにより、各プロセスの反応塔設計や運転に必要なユーティ
リティなどの設計データが得られ、乾式ガス精製システムの最適化を進めることが可能となった。

＊ 1：ガス化炉では、石炭の熱分解により瞬時に揮発分が放出され、可燃分と灰分から成るチャーが発生する。
その後、チャー中の C が CO2 や H2O と反応し（C+CO2 → 2CO、C+H2O → CO+H2）、ガス化される。

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電力安定供給技術

生成ガス
生成チャー

流れ計算：1次元流れ
反応計算
熱分解：迅速に揮発化

Coal → Cn HmOl + Charチャーガス化反応：基礎実験データ

C + 1 2O2 → CO
C + CO2 → 2CO
C + H2O → CO + H2

投入チャー量補正

気相反応：文献による反応速度(C,H,O)→(CH4,H2,CO,CO2,H2O,O2 )リダクタ石炭コンバスタ石炭
ガス化剤

コンバスタチャー

生成チャー量（SK炭ベース条件比）
生成チャー量 （神華炭0.45比）

電力安定供給技術1.5
空気比 0.43 ベース、
空気比 0.44
空気比-4％
0.45
空気比：
-2％、

1

ベース条件
↓

0.5

0
SK炭 SC炭 MW炭（2009年度までに実施）

AD炭 BT炭 CJ炭（2010年度に実施）

図図1 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
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一次元ガス化性能解析を行い、実証炉の定格負荷運転時
石炭性状とガス化反応速度解析結果を用いて一次元ガス化性能解析を行い、実証炉の定格負荷運転時ののガス化特性を予測した。ここでは、ガス化炉の安定運転に関わる生成チャー量の予測結果を示す。
ガス化特性を予測した。ここでは、ガス化炉の安定運転に関わる生成チャー量の予測結果を示す。
40
チャー収率 [wt% db]o褐炭, 800 C, 水蒸気 15%
流動層型反応器

石炭供給量
100 mg/min
50 mg/min
15 mg/min

プロットは実験結果＊ 2、曲線は提案モデルによプロットは実験結果*2、曲線は提案モデルによるる予測を示す。石炭供給量が多いほどチャー収率（石炭供給量に対するチャー生成量の割合）
予測を示す。石炭供給量が多いほどチャー収率が増加し、反応性が低下している。これは、揮（石炭供給量に対するチャー生成量の割合）が発分とチャーの相互作用による反応阻害と考20増加し、反応性が低下している。これは、揮発
えられ、本モデルを用いて相互作用を定量的に分とチャーの相互作用による反応阻害と考えら解明することができた。
10
れ、本モデルを用いて相互作用を定量的に解明＊2 S. Zhang, J. Hayashi, C. Z. Li, “Volatilisation
することができた。
and catalytic effects of alkali and alkaline
0
0
60
120
180
240
300
360
earth metallic species during the pyrolysis
供給時間 [min]and gasification of Victorian brown coal.
Part IX”, Fuel 90（2011）1655‒1661
図
図22 実験データによる提案モデルの検証
実験データによる提案モデルの検証
30

図 3 IGCC 用乾式ガス精製システムの構成例
図 3 IGCC 用乾式ガス精製システムの構成例
各除去プロセスの基本設計データから得られる熱物質収支、ユーティリティ消費量、運転特性などによ各除去プロセスの基本設計データから得られる熱物質収支、ユーティリティ消費量、運転特性などにり、熱効率や設備構成の評価を行い、本乾式ガス精製システムの最適化を進め、最適化した乾式ガス精より、熱効率や設備構成の評価を行い、本乾式ガス精製システムの最適化を進め、最適化した乾式ガ
ス精製システムを適用することによるメリットを定量的に明らかにしていく。
製システムを適用することによるメリットを定量的に明らかにしていく。

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プロジェクト課題

低品位燃料の利用技術
背景・目的
微粉炭火力の燃料種拡大を図るには、既存の発電所において、亜瀝青炭等の低品位な燃料を幅広い負荷で利用できるよう、燃焼性の改善、ボイラ伝熱面管理の高度化、環境保全性の確保が必要である。
本課題では、低品位燃料の燃焼性の改善に関して、亜瀝青炭の混炭率が高い条件下で安定な燃焼を促進する手法の開発、および石炭灰性状への影響因子の解明を行う。ボイラ伝
熱面管理では、硫化腐食対策として、腐食挙動の把握と腐食速度予測手法の提案、耐硫化
腐食コーティング技術の開発を進めるとともに、石炭灰のファウリング、スラッギング対策＊ 1 のため、灰付着挙動への影響因子を明らかにする。また、環境保全性の維持、向上のため、微量物質の挙動解明を進め、必要なものについて対策技術の開発を行う。

主な成果
1．低品位燃料の燃焼性の改善
高水分の亜瀝青炭の混炭率を高めると、亜瀝青炭の水分によって燃焼性が低下する。
それを改善するため、バーナ内の燃焼用空気流量配分を調整することで、5 0 % までの混炭において良好な燃焼が可能となることを明らかにした（図 1）。また、燃焼によって生成する石炭灰の有効利用を促進するには、灰粒径を JIS 規格等に適合するよう制御する技術が必要である。そのため、灰性状に及ぼす微粉炭性状や燃焼条件の影響を明らかにした（図 2）［M 1 0 0 2 0］［M 1 0 0 2 1］。
2．ボイラ伝熱面管理の高度化（1） 硫化腐食対策
材料温度 4 5 0 〜 5 5 0℃に関する硫化腐食試験データより、腐食挙動を温度領域別に整理し、蒸発管材の腐食速度を予測する手法を提案した［Q 1 0 0 1 8］
［Q 1 0 0 1 9］。また、当研究所開発の耐硫化腐食コーティング技術を改良し、温度変化が繰り返される環境
でも、灰粒子による摩耗に耐久するコーティング層を開発した（図 3）［M 1 0 0 0 8］。
（2）ファウリング、スラッギング特性の解明
石炭燃焼試験炉を用いた灰付着試験により、炉内温度のわずかな違いで付着状態が大きく異なることを明らかにした（図 4）。これにより、実機ボイラにおける灰付着性の評価には、灰性状以外に炉内の燃焼ガス温度を考慮する必要があることを見出した。
3．発電プラントの環境保全性の向上
石炭に含まれる微量物質について、プラント内挙動とその影響因子の解明を進めた。
特に、排水処理の課題となっているセレンに関しては、石炭灰や脱硫吸収液への移行
特性を明らかにするとともに、脱硫吸収液中の化学変化を解明し、添加剤による排水処理の負担軽減の可能性を見出した。
＊ 1：スラッギングとは、炉壁に灰付着層を形成する現象で、ファウリングは、伝熱管表面に灰付着層を形成する現象。いずれも、ボイラのトラブルを引き起こす。

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電力安定供給技術

電力安定供給技術

瀝青炭の通常火炎
瀝青炭の通常火炎亜瀝青炭の 5 0% 混炭率の火炎
5 0% 混炭時の燃焼調整後の火炎亜瀝青炭の 50%混炭率の火炎
50%混炭時の燃焼調整後の火炎図 1 亜瀝青炭の混炭率の増加による火炎の変化
図 1 亜瀝青炭の混炭率の増加による火炎の変化
亜瀝青炭の混炭率を上げるには、乾燥用の微粉炭搬送空気流量を高める必要があるが、それによって吹き亜瀝青炭の混炭率を上げるには、乾燥用の微粉炭搬送空気流量を高める必要があるが、それによって吹き出
出し流速が増加し、炉内の着火が遅れる原因となる。バーナ周りの燃焼用空気と2 段燃焼用空気を調整す
し流速が増加し、炉内の着火が遅れる原因となる。バーナ周りの燃焼用空気と 2 段燃焼用空気を調整するこることによって、5 0% 混炭率でも安定燃焼が可能となり、7 5% 程度の混炭においても安定な燃焼を維持でとによって、50%混炭率でも安定燃焼が可能となり、75%程度の混炭においても安定な燃焼を維持できる可
きる可能性を見出した。
能性を見出した。
コーティング施工

0.6
0.5

区間頻度 [-]

SiO2/TiO2/Al2O3系/TiO2複合膜

未施工

コーティング施工

未施工

Include粒子に由来（計算値）
Include粒子から生成した石炭灰(計算値)
Exclude粒子に由来（計算値）
Exclude粒子から生成した石炭灰(計算値)
石炭灰の計算値
Include＋Exclude粒子の石炭灰(計算値)
石炭灰の実測値
石炭灰の実測値

0.4
0.3
0.2

腐食層
0.1
0.0

コーティング層
1

10

100

18μm

粒子径 μ
図図
2 2 石炭灰の粒径分布と微粉炭中灰分の粒径の関係
石炭灰の粒径分布と微粉炭中灰分の粒径の関係
微粉炭中の灰分は、可燃分から剥離した粒子(Exclude
微粉炭中の灰分は、可燃分から剥離した粒子（Exclude粒子)と可燃分の内部の粒子(Include粒子）と可燃分の内部の粒子（Include粒子)から成る。
粒子）から成る。
石炭灰の粒径分布は、Exclude 粒子の分裂と粒子の分裂と Include
石炭灰の粒径分布は、Exclude
Include粒子の凝集によって定まること、およびこれらを考慮
粒子の凝集によって定まること、およびこれらを考慮することで、石炭性状から灰の粒径分布を予測できるすることで、石炭性状から灰の粒径分布を予測できる
可能性を見出した。
可能性を見出した。

1325 C

初期基材面（腐食層、摩耗は見られず）

基材

図3
図 3開発した耐硫化腐食コーティングの有効性開発した耐硫化腐食コーティングの有効性
硫化腐食環境下において、耐硫化腐食コーティン
硫化腐食環境下において、耐硫化腐食コーティン
グの摩耗試験を行った。コーティング未施工部でグの摩耗試験を行った。コーティング未施工部では最初に腐食層が成長し、その後石炭灰による摩は最初に腐食層が成長し、その後石炭灰による摩耗で腐食層が喪失した。
コーティング施工部には、耗で腐食層が喪失した。
コーティング施工部には、硫化腐食、石炭灰による摩耗が生じなかった。
硫化腐食、石炭灰による摩耗が生じなかった。

1235 C

1285 C－40 C

バーナから3.79 m

0.40 m50μm－50 C

バーナから4.19 m

0.40 mバーナから4.59 m

図44 石炭燃焼試験炉の炉内付着灰と温度の関係
図
石炭燃焼試験炉の炉内付着灰と温度の関係
炉内の灰付着位置の温度が50
炉内の灰付着位置の温度が 5 0 C
˚C程度違うと、付着灰の溶融状態が大きく変化する。実機ボイラ内の調査で程度違うと、付着灰の溶融状態が大きく変化する。実機ボイラ内の調査では、炭種や燃焼条件の変更で炉内温度が局所的に 100 C 程度変化するケースが見られ、灰の付着性を評価
は、炭種や燃焼条件の変更で炉内温度が局所的に 1 0 0 ˚C 程度変化するケースが見られ、灰の付着性を評価するには灰性状と局所的な温度を同時に考慮する必要があることが判明した。
するには灰性状と局所的な温度を同時に考慮する必要があることが判明した。

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プロジェクト課題

バイオマス／廃棄物高度利用技術
背景・目的
電気事業では、CO 2 排出量削減に向けた取り組みのひとつとして、カーボンニュートラ
ルなバイオマスの石炭火力への混焼を進めている。しかし、バイオマスの大量収集には限界があり、そのポテンシャルに応じた様々な事業モデルの構築が重要となる。
本課題では、電気事業のバイオマス利用拡大を念頭に、その事業モデル構築を支援する
ポテンシャル評価技術と、中小の分散利用から大型混焼利用に至るバイオマス / 廃棄物の高効率利用技術を開発し、循環型社会の構築に貢献する。

主な成果
1．バイオマス燃料の LC-CO2 排出量＊ 1 評価
石炭火力での混焼利用が想定される国内外のバイオマス燃料（木質ペレット、バガ
ス＊ 2 ペレット、EFB ＊ 2 ペレット）を対象に、現地調査を踏まえ、LC‒CO 2 排出量を評価した（図 1）。LC‒CO 2 排出量の内、原料と製品の陸上輸送分は小さく、日本までの海上輸送、原料の乾燥とペレットへの成形分が大きい。原料乾燥時の排熱利用、ペレッ
ト成形時の低炭素電源利用、大規模生産により、LC‒CO 2 排出量の削減が可能である。
国外産バイオマス燃料には海上輸送分の LC‒CO 2 排出量が加算されるが、生産規模や製造方法の工夫によっては、国内産と同程度となることがわかった［Y 1 0 0 1 0］。
2．ガス化発電システムにおける実機の設計基礎データの取得
バイオマス炭化ガス化実験設備（図 2）を用いて、燃料中水分を 5 ～ 3 0 % で変化させた実験を行い、燃料中水分と炭素分の比（H 2 O/C）を 0 . 4 程度（水分 2 0 % 相当）にすることで冷ガス効率＊ 3 を最大にできること、H 2 O/C の増加で生成ガス中タール濃度を低減できること等を明らかにした。この結果を踏まえ、5 トン / 日規模の実機を想定した熱物質収支解析を行い、水分 5 0 % の燃料を約 2 0 % まで乾燥すると、発電効率が最大となることを明らかにした（図 3）［M 1 0 0 2 2］。また、下水汚泥の発酵
乾燥物を燃料とする実験では、ガス化特性や燃料中のリン挙動などを明らかにした［M 1 0 0 2 3］。これら一連の結果より、水分影響や燃料種影響等、実機の設計に不可欠な基礎データを得ることができた。
3．石炭ガス化複合発電でのバイオマス混焼技術
バイオマス由来の未利用資源である粗酢液を石炭と混合することにより、低温域のガス化反応性が向上することに加え［M 0 9 0 1 4］、融点降下剤として CaCO 3 を添加した高灰融点炭に粗酢液を混合することで、カルシウムの触媒効果が発現し、高温域のガス化反応性を大幅に向上できることを明らかにした（図4）［M10015］。このことから、石炭ガス化複合発電において、CaCO 3 を添加した石炭に、バイオマス由来の粗酢液で前処理を施すことで、ガス化炉の効率を向上できる可能性が示唆された。
＊ 1：原料の調達から燃料製造、発電所までの輸送に至るライフサイクルの CO2 排出量＊ 2：サトウキビの搾り粕（バガス）、パーム椰子搾油粕（Empty Fruit Bunch：空果房）＊ 3：供給燃料化学熱に対する生成ガス化学熱の割合

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電力安定供給技術

CO2 排出量 [kg-CO2/トン-pellet]

電力安定供給技術

900

製品海運

800

製品陸運

700

成形

600

乾燥

500

原料陸運

ダスト・タール
ガスサンプリング

水分
生成ガス

400

バイオマス
燃料
熱分解ガス

300

熱分解ガス

ガス化炉

200
炭化物

100
0

生産能力
千トン／年

木質
（カナダ）

バガス
（タイ）

60

5

108

8

EFB
（マレーシア）
7

22

木質
（国内）

空気,酸素

空気,酸素

炭化機
ガスサン
プリング

0.65 0.98

冷却塔

図
2 バイオマス炭化ガス化実験設備の系統図
図２
バイオマス炭化ガス化実験設備の系統図
炭化ガス化実験においては、十分乾燥した松ペレッ
炭化ガス化実験においては、十分乾燥した松ペレット
ト（水分 5%）を燃料とし、燃料中水分が 5 ～ 3 0%
(水分 5%)を燃料とし、燃料中水分が 5～30%となるよとなるように炭化機へ水添加を行った。生成ガス
うに炭化機へ水添加を行った。生成ガス中のダスト、中のダスト、タール測定はガス化炉頂部で、生成タール測定はガス化炉頂部で、生成ガス性状測定は冷ガス性状測定は冷却塔出口で実施した。
却塔出口で実施した。

23100
加圧管状反応炉による石炭の二酸化炭素ガス化

22

1300℃, 0.5MPa, CO 2 10%, N2 90%80
炭素転換率 [%]

21
20
19
18
17
16

10

20

30

乾燥後の燃料中水分 [wt%]A炭, 赤松粗酢液 , O/C=1.3

60

Ca添加炭
(石炭100g+CaCO 3 5.6g+酢液 56g)

40

未処理炭
(Ca・酢液添加なし )20

乾燥エネルギー考慮せず
乾燥エネルギー考慮

15
14
0

炭化物
冷却水

炭化機

図図１
1 バイオマス燃料のバイオマス燃料の LC-CO
LC-CO2 排出量
2 排出量
各国の左側は乾燥熱源に軽油や重油等の化石燃料
各国の左側は乾燥熱源に軽油や重油等の化石燃料を、を、右側はこれに排熱やバイオマス燃料を用いる事
右側はこれに排熱やバイオマス燃料を用いる事例で例である。例えば、マレーシアの右側は成形にバイある。例えば、マレーシアの右側は成形にバイオガス
オガス電力を用いるため、LC-CO2 排出量に占める電力を用いるため、LC-CO2 排出量に占める成形分が成形分が小さい。カナダの事例では生産能力が高く、小さい。カナダの事例では生産能力が高く、系統電源
系統電源の CO2 排出原単位が小さいため、成形分の CO2 排出原単位が小さいため、成形分が小さい。
が小さい。

発電効率 [%]

バイオマス
燃料

40

0

0

1

2
滞留時間 t [s]34

図
3 燃料中水分が発電効率に及ぼす影響
図 図４
4 CaCO
添加、酢酸処理した石炭のCOCO
図３
燃料中水分が発電効率に及ぼす影響
CaCO33 添加、酢酸処理した石炭の
2 ガス化
2 ガス化
水分 5 0% の燃料を事前乾燥して炭化ガス化発電シス 供試炭は灰分 1 3.8%（無水基準）、灰中 CaO 1.8% で、
水分 50%の燃料を事前乾燥して炭化ガス化発電シス 供試炭は灰分 13.8%(無水基準)、灰中 CaO 1.8%で、テムに供給する場合、燃料中水分 2 0% 程度が最適値 比較的反応性の低い高灰融点炭である。融点降下剤
テムに供給する場合、燃料中水分 20%程度が最適値と 比較的反応性の低い高灰融点炭である。融点降下剤となる。それ以上（燃料中水分 2 0% 未満まで）乾燥 （CaCO3）を添加した微粉炭に粗酢液を混合するこなる。
それ以上(燃料中水分 20%未満まで)乾燥しても、 (CaCO3)を添加した微粉炭に粗酢液を混合すること
しても、冷ガス効率の低下と乾燥エネルギーの増加 とで、カルシウムが触媒として作用し、ガス化反応
冷ガス効率の低下と乾燥エネルギーの増加により、発 で、Ca が触媒として作用し、ガス化反応性が向上すにより、発電効率は低下する。
性が向上する。（グラフ縦軸の炭素転換率は、石炭
電効率は低下する。
る。(グラフ縦軸の炭素転換率は、石炭中の炭素がガ中の炭素がガスに転換した割合を示す。）
スに転換した割合を示す。)

21

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プロジェクト課題

C O2回収型火力システム
背景・目的
石炭火力発電からの CO 2 排出抑制は電気事業における喫緊の課題であり、高効率化やバイオマスの導入などが進められている。一方、欧米を中心に CCS（CO 2 Capture andStorage ）が注目され、多くの導入計画が発表されている。しかしながら、現在検討されている CO 2 回収技術では発電効率の大幅な低下やコスト上昇など、解決すべき課題も多い。
本課題では、これらの問題の解決を目指して当研究所が新たに提案した「CO 2 回収型高効率 IGCC システム（図 1）」について、その中核となる酸素－ CO 2 吹きガス化技術の開発や乾式脱硫プロセスの最適化などを進めている。

主な成果
1．石炭ガス化炉における CO2 富化ガス化特性の解明＊ 1
本システムの酸素‒CO 2 吹きガス化炉では、CO 2 によるガス化反応促進効果が期待できる。そこで、ガス化炉に投入した CO 2 のガス化特性に及ぼす影響を明らかにするため、当研究所設置の 3 トン / 日石炭ガス化炉を用い、酸素富化空気吹き条件をベースとし、石炭搬送ガスの一部に CO 2 を用いたガス化試験を行った（図 2）。その結果、
CO 2 濃度を増加させると、CO 2 のモル比熱が大きいことからガス化炉内温度の低下が生じるものの、チャー生成率は低減しており、CO 2 によりチャーのガス化反応が促進されることを明らかにした（図 3）［M 1 0 0 1 6］。
2．ガス化雰囲気における炭素生成物の生成・反応挙動の解明
本ガス化炉では、高分圧 CO 2 による炭素転換率の大幅な向上を目指している。ガス化炉内では、石炭の熱分解で生じるチャーに加え、反応性の低いスートも生成する可能性があるが、これらの挙動は明らかにされていない＊ 2。そこで、従来、混在して生成するため分離が困難であったチャーとスートに関し、簡便で信頼性の高い定量手法を開発すると共に、高温加圧型管状反応炉（PDTF）により、ガス化炉内の反応条件を想定した石炭ガス化実験を行った。その結果、チャーに比べてスートのガス化反応が遅く、炭素転換率は初期段階で急速に上昇するが、その後上昇が止まる傾向がある
ことを明らかにした。これにより、炭素転換率のさらなる向上を図るためには、スートの生成抑制などの検討が重要であることがわかった（図 4）［M 1 0 0 1 7］。
3．乾式脱硫プロセスにおける炭素析出抑制方策の開発＊ 1
本システムの石炭ガス化ガス中の CO 濃度は非常に高く（6 0 vol% 程度）、脱硫設備
で炭素析出による性能低下が懸念されるため＊ 3、その析出抑制対策を確立しておくことが重要である。そこで、発電プラント内で利用でき、炭素析出抑制効果のある水蒸気、CO 2、ならびに循環排ガスについて（図 1）、炭素析出抑制に必要な添加ガス量、熱量・動力、および脱硫剤性能への影響の観点から評価した結果、炭素析出抑制用添加ガス
として、循環排ガスが最も適していることがわかった（表 1）［M 1 0 0 1 2］。
＊ 1：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。
＊ 2：ガス化炉では、石炭の熱分解により瞬時に揮発分が放出され、可燃分と灰分から成るチャーが生成する。
その後、揮発分の分解により反応性の低いスート（気相析出炭素）が生成するが、ガス化雰囲気における生成・反応挙動は明らかにされていない。

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電力安定供給技術*2 ガス化炉では、石炭の熱分解により瞬時に揮発分が放出され、可燃分と灰分から成るチャーが生成する。その後、揮発分の分解により反応性の低いスート（気相析出炭素）が生成するが、ガス化雰囲気
における生成・反応挙動は明らかにされていない。
電力安定供給技術*3 炭素析出の主反応は、Boudouard 反応（2CO → C + CO2）であり、CO と CO2 の分圧比（KB = PCO2。
/ (PCO)2）が小さい（CO 分圧が高い）ほど反応が進行すると考えられる（電中研報告 M09015）
炭素析出抑制用
ガスの添加位置炭素析出抑制用

蒸気タービン
蒸気タービン水蒸気
蒸気タービン
蒸気タービン
排熱回ガスタ
排熱回 水蒸気
ガスタ
収ボイラ
収ボイラ
ービン
ービン
排熱回
ガスタ
排熱回
ガスタ
収ボイラ
収ボイラ
ービン
酸素
CO2
ービン
+H2O

ガスの添加位置

ガス
ガス
ガス
精製
精製
化炉 ガス
ガス
ガス
精製
精製
化炉

石炭
酸素
石炭
酸素CO2
CO2

酸素
CO2

CO2
炭素析出抑制用ガスの供給源

炭素析出抑制用ガスの供給源

圧縮
圧縮

CO2
+H2O

圧縮

水蒸気 圧縮
CO2
循環排ガス
水蒸気
CO2
循環排ガス

O2濃度
25
25
25
試験
条件 CO2濃度
01525(vol％) O2濃度
N2濃度 25 75 25 60 25 50
試験
条件 COコンバスタ
2濃度
0
15
25空気
空気 空気
石炭
(vol％)
N2搬送ガス
濃度
75
60
50CO2
ガ
リダクタ
ス コンバスタ空気
リダクタ石炭
石炭 空気
空気 空気
空気 空気
化 石炭
CO2
搬送ガス
ガ 剤 搬送ガス
搬送ガス
貯留 スの リダクタチャー
CO2 リダクタ石炭
窒素 空気
CO2 空気空気
化 内 石炭
搬送ガス
コンバスタ石炭搬送ガス
剤 訳 搬送ガス
貯留
搬送ガス
コンバスタ 空気 空気 空気
の
チャー
2
2
CO
窒素
CO
投入ガス 酸素 酸素 酸素
内
搬送ガス
コンバスタ
コンバスタ石炭訳
投入ガス
搬送ガス
コンバスタ 空気 空気 空気
投入ガス 酸素 酸素 酸素
コンバスタ
投入ガス

40

チャー生成率 [％]

30

20

10

□：CO2 0 vol％●：CO2 15 vol％○：CO2 25 vol％

0
0.50

0.51

0.52
酸素比 [－]

0.53

リダクタ

サイクロン
(チャー回収)

リダクタ

コンバスタ
コンバスタ

チャー
搬送ガス
チャー
搬送ガス

図 2 ガス化試験条件と CO2 供給方法
供試炭：マリナウ炭、ガス化剤中酸素濃度：25vol％
図 2 ガス化試験条件と CO2 供給方法
供試炭：マリナウ炭、ガス化剤中酸素濃度：25vol％一定とし、チャーおよびコンバスタ石炭搬送ガスに一定とし、チャーおよびコンバスタ石炭搬送ガス
CO2 を用いた。
に CO2 を用いた。

炭素転換率、収率[g–C/g–石炭中C]

図 1 CO2 回収型高効率 IGCC システムの概念
酸素
図-CO
1 CO
2 吹きガス化炉と酸素燃焼クローズド・ガ
2 回収型高効率 IGCC システムの概念
酸素-CO2 吹きガス化炉と酸素燃焼クローズド・ガ
スタービンの組み合わせからなり、排ガスのCO2
スタービンの組み合わせからなり、排ガスのCOを循環させた新たなシステム。従来に比べ、シス2を循環させた新たなシステム。従来に比べ、シス
テムの簡素化やCO2 回収後でも高い送電端効率
テムの簡素化や2 回収後でも高い送電端効率（1
3 0 0℃級 GT でCO
4 0％以上）が期待できる。
（1300℃級 GT で 40％以上）が期待できる。

サイクロン(チャー回収)1
0.8

1400℃, 全圧 0.5 MPa
CO2 10% (N2 90%), O/C 1.4

0.6

炭素転換率

0.4

チャー
収率

0.2
0
0

1

スート

2
3
滞留時間 [s]

0.54

4

図
図44 CO
CO2 による高温ガス化におけるガス化反応
2 濃度変化時の酸素比とチャ
図
図 33 ガス化剤中
ガス化剤中COCO
2 による高温ガス化におけるガス化反2 濃度変化時の酸素比とー生成率の関係の進行
応の進行
チャー生成率の関係
CO2 濃度が高いと、チャーのガス化反応が促進さ
反応性の低いスートが減少しないため、反応後期
反応性の低いスートが減少しないため、反応後CO2 濃度が高いと、チャーのガス化反応が促進
で炭素転換率の上昇が抑制される。
れ、チャーの生成率が低下した。
期で炭素転換率の上昇が抑制される。
され、チャーの生成率が低下した。
表 1 炭素析出抑制用添加ガスの比較（凡例：◎：優れている、○：適用可、▲劣っている）
表1

添加ガス
炭素析出抑制効果
必要ガス量

水蒸気
◎大
◎少
(1.0)
▲大
(1.0)
▲大
○

循環排ガス
○中
○中
(2.3)
◎小
(0.2)
◎小
◎

CO2
炭素析出抑制用添加ガスの比較（凡例：◎：優れている、○：適用可、▲劣っている）（添加ガス量比†3 [-]）

消費熱量・所要動力
1 [-]）（消費熱量・所要動力比†4

脱硫性能への影響
総合評価

2

▲小
▲多
(3.1)
○中
(0.7)
◎小
▲

†1: 水蒸気を基準とする添加ガス量割合の比†2: 消費水蒸気の熱量を基準とする CO2 加熱消費熱量および循環排ガス昇圧動力

212＊ 3：炭素析出の主反応は、Boudouard 反応（2CO → C + CO2）であり、CO と CO2 の分圧比（KB = Pco2/（Pco））
が小さい（CO 分圧が高い）ほど反応が進行すると考えられる（電中研報告 M09015）

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プロジェクト課題

C O2貯留技術
背景・目的
電力の安定供給のためには、世界的に資源量が豊富な石炭の活用が今後も必要である。
一方、地球温暖化対策として、火力発電所などから出る CO 2 の大気への排出量の削減が求められているため、CO 2 を回収して地下に貯留する CCS（CO 2 Capture and Storage）の適用が検討されつつある。
本課題では、国内外の CCS に関する最新の動向を把握するとともに、CO 2 の排出が多い火力発電所などが多く存在する我が国の沿岸域周辺の地質構造の特徴を踏まえて、CO 2の地下貯留に関する基礎的な現象の把握や要素技術を開発する。

主な成果
1．CO2 の回収・貯留に関する海外動向調査
わが国での CCS-Ready（CCSR）＊ 1 導入の議論に役立てるため、GCCSI（Global
CCS Institute）による提言を参考に CCSR に必要な要件や政策的な含意についてまとめた（表 1）［V 1 0 0 1 2］。また、CCS プロジェクトの中止事例（オランダ）を分析した結果、社会的受容性、政策、貯留の安全性などに関する不確実性が一つの中止要因であることがわかった［V 1 0 0 1 1］。
2．国内の CO2 貯留候補地のサイト評価
海外の CO 2 地中貯留プロジェクトの貯留候補地（2 6 地点）と国内の CO 2 貯留可能量評価地域（1 9 地点）における地質条件や貯留層・遮蔽層の性状などを比較した。その結果、貯留層の孔隙率、有効層厚などに大きな相違はないが、貯留層の浸透率が海外に比べ一桁程度小さい傾向が見られ、CO 2 の注入時の圧力が高くなる可能性がある。
3．地下における CO2 の挙動評価
ZeroGen（豪州の CCS プロジェクトの実施主体）との共同研究により、ZeroGen の貯留候補地の地震探査結果や、当研究所で実施した岩石試験結果に基づき、水理地質
構造モデルを構築した。このモデルを用いて CO 2 を圧入した場合の CO 2 の分布域を数値シミュレーションにより予測した。また、この CO 2 の分布による重力値と電気比
抵抗値の変化を予測した結果、地上での物理探査で計測が可能な程度の変化になることがわかり、これらの探査法が CO 2 のモニタリングとして有効であることが示された。
4．CO2 船舶輸送の実施可能性評価
圧入設備を搭載した船舶による CO 2 シャトル輸送システムの技術的およびコスト的な実施可能性について検討した。また、本システムにより貯留地点選定に関する自由度が拡大できることを示した（図 1）。（東京大学との共同研究）
5．CO2 鉱物固定技術の開発
秋田県雄勝地点における深さ 1 , 0 0 0 m、坑底温度約 2 0 0℃の坑井への CO 2 溶解水注
入実験により、地下高温環境下に注入した CO 2 が比較的短時間で鉱物化するとともに、その周辺岩盤の透水性が低下し、安定化させて貯留できる可能性が示された［N10051］。
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電力安定供給技術

電力安定供給技術表表
1 1CCS-Ready
CCS-Ready（CCSR）プラントが満たすべき主な要件(CCSR)プラントが満たすべき主な要件
GCCSI
では
CCSR
を下記のように定義することを提言している。我が国においても、この提言を参考と
GCCSI では CCSR を下記のように定義することを提言している。我が国においても、この提言を参考として CCSR の導入の議論が進められるものと思われる。
して CCSR の導入の議論が進められるものと思われる。
CCSRプラントは、Capture
CCSRプラントは、Capture Readyプラント、Transport
Readyプラント、Transport Readyプラント、Storage
Readyプラント、Storage Readyプラントが統合されたプラント
Readyプラントが統合されたプラント
CaptureCapture Ready
Ready プラント
プラント
回収されたCO回収されたCO22の全量が、技術的に輸送可能で貯留可能な場所に立地することの全量が、技術的に輸送可能で貯留可能な場所に立地すること経済的に許容可能な幾つかの技術を用いてCO
経済的に許容可能な幾つかの技術を用いてCO22回収機能の追設が技術的に可能であること
回収機能の追設が技術的に可能であること
将来的なCO
回収に関連した設備の追加、機能追設工事、CO22パイプラインあるいは輸送システムへのアクセス等
パイプラインあるいは輸送システムへのアクセス、
将来的なCO22回収に関連した設備の追加、機能追設工事、COが可能なスペースが確保されていることが可能なスペースが確保されていること
CO
CO22回収機能の追設に際して環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること回収機能の追設に際して環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること
将来的に追設される回収設備に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること
将来的に追設される回収設備に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること
Transport
Transport Readyプラント
Readyプラント想定される輸送手段が許容可能な経済コストで回収CO想定される輸送手段が許容可能な経済コストで回収CO22を貯留サイトに輸送することが技術的に可能であることを貯留サイトに輸送することが技術的に可能であること
輸送ルートの設定が現実的であることと、輸送ルートに係る権利が取得できること、地表および地表面下の利用
輸送ルートの設定が現実的であることと、輸送ルートに係る権利が取得できること、地表および地表面下の利用に関する競合に関して特定されているか、あるいは調停済みであることに関する競合に関して特定されているか、あるいは調停済みであること
輸送に関する環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること
輸送に関する環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること
将来的な輸送行為の運用に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること
将来的な輸送行為の運用に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること
Storage
Storage Readyプラント
Readyプラント
１箇所あるいは複数の貯留候補サイトが明確にされ、そこへは回収CO１箇所あるいは複数の貯留候補サイトが明確にされ、そこへは回収CO22の全量が許容可能な経済コストにおいての全量が許容可能な経済コストにおいて技術的に貯留可能であり、またそこへのアクセスが商業的に可能であること
技術的に貯留可能であり、またそこへのアクセスが商業的に可能であること
貯留候補地の適切な貯留容量、圧入性、貯留堅固性が示されること
貯留候補地の適切な貯留容量、圧入性、貯留堅固性が示されること貯留サイトにおける地表および地表面下の利用に関する競合が特定されているか、あるいは調停済みであること
貯留サイトにおける地表および地表面下の利用に関する競合が特定されているか、あるいは調停済みであること
貯留に関する環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること
貯留に関する環境、安全、その他の必要な許認可事項が特定されていること
将来的に貯留行為の運用に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること
将来的に貯留行為の運用に関する一般への普及啓発やエンゲージメントが実施されていること

CO2 排出源CO2 排出源CO2 貯留基地
CO2 排出源CO2 輸送ﾀﾝｶｰ

排出源で回収されたCOCO排出源で回収された
2 をタンカー2 をタンカ
により貯留基地へ輸送し、海底下のーにより貯留基地へ輸送し、海底下地中へ貯留する。現在、世界の CO2の地中へ貯留する。現在、世界のの大規模実証プロジェクトで実施さCO2 の大規模実証プロジェクトでれている年間 1 0 0 万トン規模の CO2実施されている年間 100 万トン規の輸送では、国内をほぼカバーでき
CO2以内の距離であれば、4の輸送では、国内をほぼる 模の1,0 0 0km
カバーできる1,000km 以内の距離
隻の3,0 0 0 トン級タンカーでの対応が可能と評価した。
であれば、4 隻の 3,000 トン級タン

CO2 貯留層

カーでの対応が可能と評価した。

図
図11 COCO2 船舶輸送の概念
2 船舶輸送の概念
国内では輸送のためのパイプライン設置には敷地の確保など課題が多いと考えられ、船舶に
国内では CO
CO22輸送のためのパイプライン設置には敷地の確保など課題が多いと考えられ、船舶による輸送もオプションとして有効であると評価した。
よる輸送もオプションとして有効であると評価した。

* CCSR：CCS 実施の法規的あるいは経済的な促進策が導入された場合、CCS 機能（表 1 参照）を追設できるようなプラントのこと＊ 1：CCS 実施の法規的あるいは経済的な促進策が導入された場合、CCS 機能（表 1 参照）を追設できるようなプラントのこと

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プロジェクト課題

温暖化の長期予測と適応支援
背景・目的
2 0 0 7 年の IPCC 第 4 次評価報告書を契機に、温暖化対策（排出削減と適応）は社会の主要な関心事の一つとなった。しかしながら、温暖化予測の不確実性は依然として大きく、対策の立案・実施に向けて、予測情報の信頼性向上が求められている。
本課題では、温暖化予測の不確実性を定量化したうえで、国内および国際的な排出削減
議論に資するため、最新の科学的知見に立脚しつつ、エネルギー供給の実情と将来性を踏まえた様々な排出削減シナリオを提案する。さらに、全地球規模の予測結果から地域スケー
ルの詳細な情報を導出し（ダウンスケーリング）、電力設備等への影響が大きい極端現象（台風、豪雨等）の温暖化に伴う変化を評価する。

主な成果
1．気候モデルと経済・エネルギーモデルの統合
科学的な気候予測の知見を温暖化対策の行動計画に適切に反映することを目指し、
2 0 0 9 年度に開発した簡易気候モデル（SEEPLUS）をウェブアプリケーションとしてインターネット上で公開した。さらに、低炭素社会の実現に向けた温室効果ガスの様々な排出経路を比較・検討するために、エネルギー・環境・経済の指標を共通の枠組で扱う統合評価モデル（BET）を開発し、モデル中に SEEPLUS の気候計算法を取り入れた（図 1）［V 1 0 0 1 3］。この計算法は、自然の炭素循環が現実的に表現され、従来の統合評価モデルにおける気候計算法に比べて、排出経路のより適切な評価につながると期待される。
2．温暖化に伴う台風変化の評価
台風に起因する暴風雨の温暖化に伴う変化を、上記の SEEPLUS の出力情報から理論的に評価する手法を構築した［V 1 0 0 1 4］。この手法では、過去の顕著な台風事例に基づき、温暖化に伴う台風強度の変化とその不確実性を温度上昇の関数として評価することができる。例えば、1990年の台風19号を対象とした評価では、全球平均で 1℃昇温した条件で風速が 6 . 5％、最大降水が 9 . 3％増加する。この条件は 2 0 4 0 年頃に相当するが、より長期の変化では排出シナリオによる風速等の増加の違いが拡大する（図2）。
3．日本域における異常気象パターンの抽出
日本域における異常気象は、遠方の大気海洋現象から複合的な影響を受けて複雑な挙動を示す。その変化傾向を的確に評価するため、自己組織化マップを用いた異常気象パターンの抽出手法を開発した［V 1 0 0 2 6］。この手法では、過去の観測データや気候モデルによる温暖化予測結果から、データの類似性に基づき自動的に多様な異常
気象パターンを分類・抽出することができる。本手法を過去 3 2 年間（1 9 7 9 〜 2 0 1 0 年）の日本域夏季の気象データに適用した結果、猛暑や冷夏など既往の知見と整合する異常気象のパターンが抽出された。さらに、同期間中のパターンの長期的な変化傾向を調べた結果、近年は猛暑型の気象パターンが増加傾向にあることも示された（図 3）。
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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術
エネルギーモデル

労働力

資本

エネルギー

エネ費用

総生産

気温変化

費用

被害関数

損失
消費

その他の
気候変化要因簡易気候モデルSEEPLUS

生産関数

投資

エネ起源CO2

純輸出

効用関数
効用総計

最大化

シナリオA
シナリオB
シナリオC
シナリオD

西暦

(b) 最大降水に関する変化
降水極値の変化率（％）

温度変化（℃）(a) 全球平均温度上昇

シナリオA（黒線）
に対する不確実
性の幅

西暦

図
BET
図11 当所の統合評価モデル
当研究所の統合評価モデ
ルBETの構成とSEEPLUSの構成と
SEEPLUS の位置づけの位置づけ
総生産を消費と投資に適切に配総生産を消費と投資に適切に配分し、効用の総和を最大化。エ
分し、効用の総和を最大化。エ
ネ費用には排出削減費用も含ま
ネ費用には排出削減費用も含まれる。損失は気候変化による生れる。損失は気候変化による生産量増分の減損として評価。エ
産量増分の減損として評価。エ
ネルギー起源の CO
CO2
排出と温度
ネルギー起源の2 排出と温度変化による経済損失を通じて、変化による経済損失を通じて、エネルギー・経済と気候の相互エネルギー・経済と気候の相互依存性が考慮される。
依存性が考慮される。
図
図22 温暖化に伴う台風の変化
温暖化に伴う台風の変化
IPCC第第 55 次評価報告書で用IPCC
次評価報告書で用いらいられる 4種類のシナリオにれる 4 種類のシナリオに基づき、
基 づ き、 過 去 の 代 表 的 な 台 風
過去の代表的な台風（1990 年 19
（1 9 9 0 年 1 9 号 ） の 豪 雨 の 変号）の豪雨の変化を評価した結化 を 評 価 し た 結 果。 温 度 上 昇果。
温度上昇(a)の基準は1990 年、（a）の基準は
1 9 9 0 年、気候感

濃度倍増による平気候感度（CO度（CO2 濃 度2 倍増による平衡状態での温度上昇）を 3℃とし衡状態での温度上昇）を3℃として SEEPLUSSEEPLUSで計算した結果。
てで計算した結果。
シナ
シナリオ A の場合のみ、不確
リオ A の場合のみ、不確実性の幅
実性の幅をマーカで示す。様々をマーカで示す。様々なシナリオ
なシナリオについて台風強度のについて台風強度の変化率を少
変化率を少ない計算コストで評ない計算コストで評価できる。
価できる。

図図3 3 夏季（6～ 8 月）における猛暑型と冷夏型の異常気象パターンの発生頻度月）における猛暑型と冷夏型の異常気象パターンの発生頻度
夏季（6～8過去の気象データより抽出された異常気象パターンのうち、猛暑型と冷夏型の発生頻度（日数）の変化。折
過去の気象データより抽出された異常気象パターンのうち、猛暑型と冷夏型の発生頻度（日数）の変化。折れ線
れ線は夏季平均気温の平年差（気象庁）。前半（1 9 9 4 年以前）に比べて後半（1 9 9 5 年以降）では、猛暑型のは夏季平均気温の平年差（気象庁）。前半（1994 年以前）に比べて後半（1995 年以降）では、猛暑型の発生頻度
発生頻度が約 1.5 倍に増加し、冷夏型は半減している。
が約 1.5 倍に増加し、冷夏型は半減している。

21
53

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プロジェクト課題

暴風雨予測と電力設備の温暖化影響評価
背景・目的
今後 2 0 ～ 3 0 年の間にも温暖化の日本への影響が徐々に顕在化し、電気事業にも影響を及ぼす可能性がある。本課題では、送配電設備や水力発電用ダムの維持管理、暴風雨や豪雪時の復旧支援を目的とした「数日先の気象予測精度」を向上させると共に、2 0 ～ 3 0
年後の日本の気候変化を高い空間解像度で予測し、温暖化に伴う風速や降水量の将来変化
が電力設備の健全性や運用・保守管理などに及ぼす影響を評価する。

主な成果
1．温暖化に伴う日本の気候変化予測
当研究所では、地球温暖化に伴う日本の気候変化を空間解像度 5 km 程度で予測するために、気象予測解析システム NuWFAS の改良を進めている。昨年度改良したモデ
ルを用いて、2 0 0 8 年 1 0 月から 2 0 0 9 年 9 月を対象とした 1 年間の連続計算を実施した。
土壌の温度や水分量を観測値と比較した結果、それらの季節変化を再現することができた。更に、降水量の計算結果を日本全国の降水量観測結果と比較した結果、両者の年間降水量や最大日降水量は良く一致した（図 1）。また、この期間中に観測された集中豪雨についても良好に再現していたことから、気候モデルとしての NuWFAS の適用性が示された［N 1 0 0 4 4］。
2．温暖化時の台風変化が送配電設備に与える影響に関する検討
送配電設備の地球温暖化による風リスク評価のためには、設備の安全性を規定する
設計風速（再現期間 5 0 年の地上 1 0 m における 1 0 分間平均風速）の変化の評価が重要である。温暖化影響として、台風の発生数と中心気圧低下量に関し、それぞれ現状よ
りも 5 % 増加した場合を仮定し、設計風速の変化量を台風モデルによるモンテカルロ法
により試算した。その結果、台風の発生数が 5 % 増加する場合、現状の設計風速より増
加傾向にあるものの、その変化率は 2 % 以下とわずかであること、また、中心気圧低下
量が 5 % 増加する場合は、地域性を有し 0 % ～ 6 % 程度増加することが分かった（図 2）。
3．偏波気象レーダーによる降雨量算定法の開発
集中豪雨の予測精度向上を目指し、我孫子地区に設置された偏波ドップラーレーダーのデータ処理システムを構築するとともに、偏波レーダーの特徴である水平・鉛直偏波の情報を加味した降水量算定法を開発した。アメダス観測データと比較した結果（図3）、従来のレーダーでは強い雨に対する算定精度が低下したが、本手法により強い雨に対しても降雨量を精度良く算定することに成功した［N 1 0 0 4 1］。
4．ビデオゾンデによる降水粒子の観測
豪雨・豪雪のメカニズム解明ならびに気象モデルの改良のために、ゾンデと呼ばれる気象測器に CCD カメラを取り付け、雪雲の中の降水粒子の直接観測を行った（図 4）。
その画像解析から、雪雲中に存在する降水粒子の種類（雪片、あられ、氷晶など）とその量の観測に成功した［N 1 0 0 4 2］。
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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術(a) 観測値（解析雨量）(b) NuWFAS の計算結果(a) 観測値（解析雨量）(b) NuWFAS の計算結果
図図1 1 1 年間の積算降水量分布の比較（20 0 8年
年 1100 月～2009
月～ 2 0 0年
9年
9 月）
1 年間の積算降水量分布の比較（2008
9 月）
図
1
1
年間の積算降水量分布の比較（2008年
10月～2009年
9月）
NuWFAS による両者の相関係数は0.790.79であった。
であった。
による 1年間の積算降水量の計算結果と観測値は良く一致し、1 年間の積算降水量の計算結果と観測値は良く一致し、両者の相関係数は
NuWFAS による 1 年間の積算降水量の計算結果と観測値は良く一致し、両者の相関係数は 0.79 であった。
レー
レダ
ーー
ダ推
ー定
推値
定値
)
r
h
)
/
r
h
m
/
m
m
(
m
(

図22 設計風速の変化率の推定結果
設計風速の変化率の推定結果
図
図2
設計風速の変化率の推定結果
台風の中心気圧低下量が現状よりも5% 増加し台風の中心気圧低下量が現状よりも 5%増加し台風の中心気圧低下量が現状よりも5%増加した場合、設計風速の変化量には西日本が大きいた場合、設計風速の変化量には西日本が大きい
た場合、設計風速の変化量には西日本が大きい傾向にあるなど地域差が見られる。
傾向にあるなど地域差が見られる。
傾向にあるなど地域差が見られる。
Jan.26 2010 1159JST(No.13)3 Jan.26 2010 1159JST
3

−20

−15

2
−10
−10

あられ
Graupel
あられ
Graupel1Temperature
Temperature(℃)(℃)

−15

2

気温
気（
温
℃（
）
℃）

地か
上ら
かの
ら高
のさ
高さ
地上

HeightHeight(km)(km)(No.13) −20

IceCrystal
氷晶
IceCrystal Rimed
氷晶
霜がついた氷晶
Crystal
霜がついた氷晶
Rimed
Crystal

−5

1

−5

)
m
)
k
m
(
k
(

Snowflake

雪片
雪片

Snowflake
0

0.1

0.2

0.1

0.2

アメダス観測値(mm/hr)

アメダス観測値(mm/hr)
図図
3 3 偏波気象レーダーによる降雨量推定
偏波気象レーダーによる降雨量推定
図 3 偏波気象レーダーによる降雨量推定
水平・垂直偏波を用いることにより、従来型レーダー
水平・垂直偏波を用いることにより、従来型レーダーよよりも降雨量推定の精度が向上する見込みが得られ
水平・垂直偏波を用いることにより、従来型レーダーよりも降雨量推定の精度が向上する見込みが得られた。
た。
りも降雨量推定の精度が向上する見込みが得られた。

0.4 0.60.81
2
0.4 Diameter
0.60.81 (mm)2

降水粒子の直径(mm)Diameter (mm)
降水粒子の直径(mm)046 8 104

6 8 10

図 4 ビデオゾンデの観測風景と雪雲中の降水粒子分布の観測結果
ビデオゾンデの観測風景と雪雲中の降水粒子分布の観測結果
図 4図 4ビデオゾンデの観測風景と雪雲中の降水粒子分布の観測結果（□：雪片、△：あられ、◆：霜がついた氷晶、×：氷晶）（□：雪片、△：あられ、◆：霜がついた氷晶、×：氷晶）（□：雪片、△：あられ、◆：霜がついた氷晶、×：氷晶）

CCD カメラと電荷測定装置をカメラと電荷測定装置を
CCD カメラと電荷測定装置を取り付けたビデオゾンデをゴム取り付けたビデオゾンデをゴム取り付けたビデオゾンデをゴム
気球にぶら下げ、それを雪雲の気球にぶら下げ、それを雪雲の気球にぶら下げ、それを雪雲の中に投入した。これにより、上中に投入した。これにより、上中に投入した。これにより、上空の降水粒子の種類（雪片、あ空の降水粒子の種類（雪片、あ空の降水粒子の種類（雪片、あられ、氷晶など）や量、およびられ、氷晶など）や量、およびられ、氷晶など）や量、および降水粒子の電荷量を観測した。
降水粒子の電荷量を観測した。
降水粒子の電荷量を観測した。

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55
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プロジェクト課題

電化厨房設計支援
背景・目的
電化厨房は、燃焼ガスの発生がない、調理機器の効率が高い、放射熱が少ないなどの特長があるため、省エネや環境負荷低減に貢献できるシステムとして、家庭だけでなく、業務用にも普及しつつある。しかし、業務用電化厨房の必要換気量は、現状ではガス厨房に準じて規定されているため、電化厨房の利点である換気量の低減による厨房空調の省エネ
効果や空調機器の小容量化の効果が十分に引き出せていない。
本課題では、業務用厨房の換気・空調に関して、省エネ性と温熱快適性を高いレベルで両立させるための設計支援ツールを開発する。また、電化厨房における排気効率を正確に測定したり、効率的な排気方法を開発するための要素技術を開発する。

主な成果
1．設計支援ツールの計算精度の検証
2 0 0 9 年度に開発した厨房用温熱環境設計支援ツールを営業中の食堂に適用して、厨房や客席の温熱環境（温湿度の時間変化）をシミュレートした。結果は実測値とよく一致し、ツールが十分な計算精度を有することを検証できた（図 1）。ツールは電化
厨房、ガス厨房の双方に適用可能であり、業務用厨房の設計段階において適切な換気・空調機器の選定や室内の温熱快適性の事前確認などに利用できる［R 1 0 0 3 6］。
2．オイルミスト捕集効率の測定法の開発
厨房排気フードのオイルミストの捕集効率を正確に測定・評価するため、実際の調理によって発生するオイルミストの粒径分布や量を模擬したオイルミスト発生装置を開発した［V 1 0 0 1 5］。
3．調理者の行動把握システムの開発
調理機器から発生する浮力上昇流に及ぼす調理者の移動の影響を評価するため、撮影映像から調理者の移動軌跡や速度を自動的に把握するシステムを開発した［R 1 0 0 3 1］。
4．調理機器近傍における熱流動現象の解明
非定常熱流動解析手法を用いて、コンロから発生する浮力上昇流に及ぼす鍋の影響を明らかにすることで、効率的な排気方法の開発に向けた、同手法活用の有効性を確認した（図 2）［N 1 0 0 2 2］。あわせて、解析に必要な熱源近傍の熱流の温度や速度に関する実験データの取得を進めた［N 1 0 0 3 0］。
5．米国暖房冷凍空調学会（ASHRAE）の業務用厨房換気基準の調査
日本の業務用厨房換気基準が準拠している ASHRAE の基準の歴史的変遷を詳細に調査した。ASHRAE は基準の改定を継続的に行っており、現行の基準では、日本が準拠している記述が削除され、換気量は排気フードや厨房機器の種類に応じて設定されている［R 1 0 0 0 2］。
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環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
食堂のモデル

入力（必要条件）

排気ファン

気象データ（気温、湿度、日射量etc）

窓

建物の諸元（躯体構造）

隙間

エアコン投入熱量（潜熱・顕熱）

エアコン
隙間

給排気・室間換気量

厨房（88.5m2）
事務所・通路・
トイレ
洗い場（63m2）（22.5m2）

室内発熱量（調理機器etc）

窓

隙間

エアコン
客席
（276m2）エアコン

隙間

フロア面積 450m2

室間換気を考慮した伝熱計算

出力（厨房や客席の温湿度変化）

室間を移動する
空気流れのイメージ
厨房

圧力計算点

温湿度計算点

厨房用温熱環境設計支援ツール(CADIEE)の計算の流れと結果
図図
1 1 厨房用温熱環境設計支援ツール（CADIEE）の計算の流れと結果
営業中の食堂をモデル化し、必要な条件をツールに入力して、厨房や客席の温湿度の時間変化をシミュ
実在する食堂をモデル化し、必要な条件をツールに入力して、厨房や客席の温湿度の時間変化をシミレートした。結果は実測値とよく一致し、ツールが十分な計算精度を有することを検証できた。
ュレートした。結果は実測値とよく一致し、ツールが十分な計算精度を有することを検証できた。

強

強←乱れの強さ←乱れの強さ→弱→弱（a）コンロに鍋がない場合（ａ）コンロに鍋がない場合（b）コンロに鍋がある場合（b）コンロに鍋がある場合

図図
2 2 ガスコンロから発生する浮力上昇流の様子
ガスコンロから発生する浮力上昇流の様子
図において黄色は浮力上昇流の乱れが強いことを表わし、青色は弱いことを表わす。コンロに鍋を置く
図において黄色は浮力上昇流の乱れが強いことを表わし、青色は弱いことを表わす。コンロに鍋を置くことによって、浮力上昇流の幅が拡大するとともに、乱れが弱くなっていることがわかる。
ことによって、浮力上昇流の幅が拡大するとともに、乱れが弱くなっていることがわかる。

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プロジェクト課題

高性能ヒートポンプ
背景・目的
ヒートポンプは CO 2 削減・省エネルギーに有効であり、空調用エアコンや給湯用機器として普及しているが、さらなる高効率化、新たな分野への適用拡大、低 GWP（地球温暖化係数）冷媒ヒートポンプの開発が望まれている。当研究所は、CO 2 給湯ヒートポンプの基礎研究の成果をもとに、電力・メーカと共同でエコキュートを世界で初めて商品化し、
平成 2 2 年度には関連特許が最も権威のある恩賜発明賞を受賞した。
本課題では、各種エコキュートの性能評価を行い、効率の優れたエコキュートの開発・普及を支援するとともに、低 GWP 冷媒を利用した空調用ヒートポンプや産業用高温ヒー
トポンプの可能性を評価する。

主な成果
1．各種エコキュートの性能評価
エコキュートは、従来機に加え、コンパクトタイプや寒冷地仕様、暖房も可能な多機能タイプが開発・商品化されており、これら機器の性能を評価し改善の方向性を検討することが重要である。そこで、ヒートポンプ性能評価試験設備を活用して、これらエコキュートの性能評価を行った。特に、寒冷地仕様については、寒冷地条件での基本性能を把握して、着霜・除霜などによる性能低下を定量的に明らかにする手法を開発した。また、コンパクトタイプについては、試験設備による性能と実性能との比
較評価を行うために、実負荷によるフィールド試験に着手した（図 1）。
2．無着霜給湯ヒートポンプシステムの考案
エコキュートでは、冬期に生じる室外熱交換器（蒸発器）の着霜による性能低下を抑制することが大きな課題である。そこで、冬期着霜条件においても着霜しない給湯
ヒートポンプシステムを新たに考案した（図 2）。本システムは、水分吸着剤付の熱交換器と空気の還気流路を有することで、冬期着霜条件において、着霜することなく連続給湯が可能であり、シミュレーションにより従来システムに比べて 3 割程度の効率向上が期待できることが分かった。なお、本技術は暖房用など他の空気熱源ヒートポ
ンプにも適用可能である。
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産業プロセス向けヒートポンプの開発を目指し、エコキュー
トの開発技術を基に、空気を効率よく高温度差で加熱する水熱源 CO 2 ヒートポンプの原理試作機を設計・製作した。開発課題である熱交換器（図 3 の空気加熱器）については、商品化を念頭に一般的なフィンアンドチューブ式を基に設計し、空気と CO 2 冷媒が対向流となる構造とした。試験による評価の結果、空気加熱能力 3 ～ 4 kW、空気
入口温度 2 5℃、空気出口温度 8 5℃、熱源水温度 3 0℃の条件で、COP（成績係数：空気加熱能力／圧縮機投入電力）3 以上を達成した。従来プロセスに対し電力消費を約
1 / 3 に削減できる可能性がある。
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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術
空気加熱器( 側面図 ）冷媒合流部①
冷媒合流部②空気の流れ方向に６列
高温
空気

空気

高温空気
CO2入口

液ガス熱交換器

CO2出口
膨張弁
熱源水
蒸発器
圧縮機

図33 産業乾燥用小型
産業乾燥用小型 CO
図CO
2 ヒートポンプ原理試作
2 ヒートポンプ原理試作機
機の構成（図右）と空気加熱器（図左）の構成（図右）と空気加熱器（図左）空気加熱器は、空気とCO2 2を対向流とし、を対向流とし、空気の空気の流空気加熱器は、空気と CO
流れ方向に 6 列のフィンアンドチューブを配置、4れ方向に 6 列のフィンアンドチューブを配置、4 パ
パスで流入した CO2 冷媒は、冷媒合流部①で 2 パ
スで流入した CO2 冷媒は、冷媒合流部①で 2 パス、ス、②で 1 パスと合流させることで、空気加熱に②で 1 パスと合流させることで、空気加熱による温よる温度低下で密度が大きくなる
CO2 の流速低下
度低下で密度が大きくなる
COの流速低下による
2
による熱伝達率の低下を防いだ。ヒートポンプサ
イクルは一般的なエコキュートと基本的に同じで熱伝達率の低下を防いだ。ヒートポンプサイクルはある。
一般的なエコキュートと基本的に同じである。

図1

フィールドテストを開始したコンパクト
図 1 フィールドテストを開始した
タイプエコキュート
コンパクトタイプエコキュート
ヒートポンプ性能評価試験設備による基本性能
ヒートポンプ性能評価試験設備による基本性能の評価を終え、実負荷によるフィールドテストの評価を終え、実負荷によるフィールドテストをを開始したエコキュート（加熱能力 1 0kW（最開始したエコキュート（加熱能力10kW（最大）、
大）、貯湯タンク 1 8 5㍑、高さ 1.9m
×幅 1.1m ×
貯湯タンク
185 ㍑、高さ 1.9m×幅 1.1m×奥行
奥行
0.4 5m、設置面積は従来機の約半分）。
0.45m、設置面積は従来機の約半分）
。

⑤絞り

⑤全開

②

①

⑦

DA

⑥絞り

⑥絞り

OA

⑨

お湯

冷媒
⑧

空気流路

⑩
EA

（a）
給湯・吸着運転モード(a) 給湯・吸着運転モード

④

③

AA

冷媒
RA

⑦

④

③

⑧

②

①

OA

RA

⑨

お湯

空気流路

⑩
EA

（b）
(b) 給湯・脱着運転モード
給湯・脱着運転モード①第1 熱交換器（吸着剤付き） ②第2 熱交換器 ③圧縮機
④給湯熱交換器 ⑤⑥膨張弁⑤⑥膨張弁 ⑦ファン
⑦ファン
①第１熱交換器（吸着剤付き）②第２熱交換器③圧縮機 ④給湯熱交換器⑧⑨⑩ダンパ
OA：外気 EA：排気
EA：排気 RA：還気
RA：還気 AA：低湿度空気
AA：低湿度空気DA：高湿度空気
DA：高湿度空気⑧⑨⑩ダンパOA：外気図
図 22 考案した無着霜給湯ヒートポンプの構成考案した無着霜給湯ヒートポンプの構成
冬期の着霜条件でも着霜せず連続給湯が可能なヒートポンプを考案した。本ヒートポンプでは、二つの運転
冬期の着霜条件でも着霜せず連続給湯が可能なヒートポンプを考案した。本ヒートポンプでは、二つの運転モ
モードがある。給湯・吸着運転モードにおいては、吸着剤付きの第 1 熱交換器①で外気の湿分を吸着し冷媒ードがある。給湯・吸着運転モードにおいては、吸着剤付きの第１熱交換器①で外気の湿分を吸着し冷媒は蒸は蒸発、さらに第 2 熱交換器②において低湿度空気 AA の顕熱で冷媒を蒸発させ、給湯加熱を行う。一方、給湯・発、さらに第２熱交換器②において低湿度空気 AA の顕熱で冷媒を蒸発させ、給湯加熱を行う。一方、給湯・脱着運転モードにおいては、給湯熱交換器④で給湯加熱により中温度になった冷媒を第 1 熱交換器に流して脱着運転モードにおいては、給湯熱交換器④で給湯加熱により中温度になった冷媒を第１熱交換器に流して吸吸着剤から水分を脱着させ、一方、第 2 熱交換器において高湿度空気 DA の潜熱を回収し冷媒を蒸発させる。
着剤から水分を脱着させ、一方、第２熱交換器において高湿度空気 DA の潜熱を回収し冷媒を蒸発させる。

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59

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プロジェクト課題

低損失パワー半導体
背景・目的
地球環境の保全、エネルギーの高効率利用の観点から電化推進と低炭素電源の利用は重要である。プラグインハイブリッドカーや電気自動車、IH 機器、エコキュートなど電化促進技術の高効率化や、エネルギー最大利用のための電力安定制御において、半導体電力
変換の高効率化、コンパクト化が共通的重要技術課題であり、従来の Si 半導体に比べて、より低損失化や高電圧化が期待できる SiC パワー半導体の実用化が期待されている。本
課題では、高電圧・低損失電力変換機器の実用化を視野に、低欠陥 SiC 単結晶の生産技術の開発や高電圧素子の特性向上を目指す。

主な成果
1．新しい SiC/ 酸化膜界面形成手法の開発
酸化膜を介してオン・オフ動作を行う高電圧 SiC スイッチング素子の開発において、SiC/ 酸化膜界面付近に存在する高密度の欠陥を低減することが、素子の実用化に向けた損失低減や信頼性向上の課題である。各種条件（表 1）で SiC 単結晶上への酸化膜形成を行い、界面特性を比較したところ、酸化膜形成前に窒素熱処理プロセスを行うことによって、SiC/ 酸化膜界面に形成される界面欠陥を低減できることが判明した（図 1）1）。一方、窒素熱処理プロセスを行った試料の SiC/ 酸化膜界面付近において、窒素原子の偏析が確認され、窒素熱処理プロセスによって導入された窒素原子が SiC/
酸化膜界面付近の欠陥を不活性化したことが示唆された。このように、界面欠陥を大幅低減する新たな手法として、酸化膜形成前に窒素熱処理を行うプロセスを提案した［Q 1 0 0 0 9］。
2．SiC 単結晶膜中の結晶欠陥の可視化
SiC 単結晶膜中には、素子の電気的特性に悪影響を及ぼす結晶欠陥（拡張欠陥 : 転位、積層欠陥）が未だ多数含まれている。これらの低減を進める上で、結晶欠陥の可視化技術の開発が重要である。2 0 0 9 年度までに当研究所が初めて存在を明らかにした 4 H-SiC 単結晶膜中のフランク型基底面欠陥 2）について、簡便な検出手法を得ることを目的に、フォトルミネッセンス（PL）特性を調べた。その結果、各種（原子空孔型、複数層挿入型、格子間原子型）のフランク型基底面欠陥の PL 波長が明らかになった 3）（表 2）。これにより、PL 波長を調べることで、SiC 単結晶膜中のフランク型基底面欠陥の検出、分離を行うことが可能となり、結晶欠陥の制御・低減に向けての要素技術が得られた。
関連特許出願、学術論文
1 ）特願2010-217756号「炭化珪素半導体素子の製造方法及び電子デバイスの製造方法」
2 ）H. Tsuchida et al., Phys. Status Solidi B 246, 1553（ 2009 ）.
3 ）I. Kamata et al., Applied Physics Letters 97, 172107（ 2010 ）.
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環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
表 1 表１
プロセス内容（HTO：高温での酸化膜形成
プロセス内容（HTO: 高温での酸化膜形成 RTA：急速熱処理）
RTA: 急速熱処理）

窒素処理未実施

手法

窒素処理実施処理順①

HTO

HTO+RTA

H2+HTO

H2+HTO+RTA

N2+HTO

N2+HTO+RTA

表面洗浄

表面洗浄

表面洗浄

表面洗浄

表面洗浄

表面洗浄

②

酸化膜形成

酸化膜形成

水素熱処理

水素熱処理

水素熱処置

水素熱処理

熱処理

酸化膜形成

酸化膜形成

窒素熱処理

窒素熱処理

熱処理

酸化膜形成

酸化膜形成

③
④
⑤

熱処理

窒素熱処理未実施-2-1

界面準位密度 (cm eV )1.E+13

1.E+12

界面準位密度の低減

HTO
HTO + RTA

1.E+11H2 + HTO
H2 + HTO + RTA

窒素熱処理実施

N2 + HTO
N2 + HTO + RTA

1.E+10
0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

伝導帯からのエネルギー準位差 (eV)

図図114H-SiCによる窒素熱処理プロセスの効果
4H-SiCによる窒素熱処理プロセスの効果
窒素熱処理を実施した場合には、窒素熱処理未実施に比べて、界面準位密度（容量- 電圧法により測定）
窒素熱処理を実施した場合には、窒素熱処理未実施に比べて、界面準位密度（容量-電圧法により測定）が低減している。このことは、4H-SiC/
酸化膜界面における欠陥密度の低減を示唆しているが低減している。このことは、4H-SiC/酸化膜界面における欠陥密度の低減を示唆している。
表表
2 2 4H-SiC
4H-SiC単結晶膜中の単結晶膜中の33種類のフランク型基底面欠陥と種類のフランク型基底面欠陥と PL
PL 波長の関係
発光波長の関係

分類名称

(

積層構造
は 4H-SiC と積層欠陥の積層構造を示す)

室温における
PL ピーク波長 (nm)

積層欠陥

原子空孔型

4H-SiC

4H-SiC

488

4H-SiC

457

4H-SiC424

積層欠陥

複数層挿入型

4H-SiC
積層欠陥

格子間原子型

4H-SiC

3 3種類の積層欠陥それぞれに対応する
ピーク波長が求められた。この
PLPL
ピーク波長は、それぞれの積層
種類の積層欠陥それぞれに対応するPL
PL
ピーク波長が求められた。このピーク波長は、それぞれの積層欠陥構造を反映している。これにより、4H-SiC
単結晶膜に対して
PL 測定を行うことで、欠陥構造を反映している。これにより、4H-SiC
単結晶膜に対して
PL 測定を行うことで、SiC
単結晶膜中のSiC 単結晶膜中のフランク型基底面欠陥を検出、分離することが可能となった。
フランク型基底面欠陥を検出、分離することが可能となった。

21

61

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プロジェクト課題

低損失コンパクト電力変換応用機器
背景・目的
低炭素社会の実現に向けた省エネ、電化、再生可能エネルギー導入の推進において、パワーエレクトロニクスのイノベーションが果たす役割は大きく、中でも SiC デバイスの適用による電気機器の大幅な低損失化・小型化と制御の高機能化が期待されている。このような次世代機器の普及のためには、SiC デバイスの開発促進に繋がるよう、適用効果の大きい応用機器から優先的に実用化を進めていくことが重要である。
本課題では、SiC デバイスを適用した次世代機器の実用化を目指し、要素技術としてのパワーエレクトロニクス回路のシミュレーション技術、制御技術を確立するとともに、適切な実用化対象を選定した上で、その試作機開発と性能検証を実施する。

主な成果
1．SiC デバイスを用いた 6.6kV 配電系統用トランスレス STATCOM の開発
オール SiC 変換器による 6 . 6 kV トランスレス STATCOM ＊ 1 の試作機を開発し、性能検証を実施した（図 1）。具体的には、高効率化、小型化の面から、オール SiC 変換器による STATCOM の最適回路構成として、Y 結線モジュラーマルチレベル変換器＊ 2（図 2）を試作機に採用した。この試作機開発においては、適用した 1 . 2 kV SiCJFET ＊ 3 の過電流、過電圧耐量を明らかにし、損失低減からみた回路設計の最適化を実施した。試作機試験による性能検証では、設計最適化の効果を明らかにするとともに、
STATCOM に必要な各種制御機能の安定動作を確認した。
さらに、実機開発時の詳細設計として、主回路と制御保護回路の設計、および熱流体解析（図 3）に基づく柱上設置容器への実装設計を実施し、実用化に必要な基盤技術を確立した。
これらは、（株）東芝との共同研究により得られた成果である。
2．SiC デバイス適用変換器の制御方式の開発
SiC デバイスを用いた配電系統用 STATCOM の至近年での実用化を加速するため、近年製品化が急速に進みつつある 1 . 2 kV SiC デバイスを用い、これと高耐圧 SiIGBT を組み合わせたハイブリッド構成＊ 4 の変換器に適用する制御方式を開発した。
具体的には、ハイブリッド変換器のような異なる定格電圧のセルを組み合わせた変換器においては、各セルの直流電圧を維持するために直流電源を必要としていたが、波形ひずみを起こさずにセル間のエネルギー授受を可能とすることで直流電源を不要とし、体積とコストの低減を実現する実用性の高い直流電圧制御法を開発した［R10014］。
さらに、配電系統用 STATCOM が具備すべき制御機能として要求が高まっている相間不平衡電圧補償制御に関し、従来実現が困難とされてきた Y 結線方式のマルチレベ
ル変換器＊ 2 においても、これを可能とする新しい制御方式を開発した［R 1 0 0 2 2］。
その他の報告書 ［R1 0 0 2 7］［R1 0 0 3 9］62

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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術
SiC-JFET
フィン裏

1200mmフィン裏
SiC-JFET

単相インバータモジュール
500mm
500mm

600mm
600mm

交流フィルタ図
3.5kVA）
図11 オール
オールSiC
SiC変換器の試作機（定格変換器の試作機（定格 2.2kV，32.2kV，33.5kVA）
1.2素子を適用したオールSiC
SiC変換器の試作機を設計・製作し、性能検証を行う
変換器の試作機を設計・製作し、性能検証を行
1.2 kVkV SiC-JFET
SiC-JFET 素子を適用したオール
うことで、実機開発にあたって基盤となる回路設計、制御系設計技術を確立した。
ことで、実機開発にあたって基盤となる回路設計、制御系設計技術を確立した。
6.6 kV
配電系統
フィルタ
フィルタ
モジュール（セル）モジュール（セル）
SiC
Si

SiC
Si

高調波フィルタは L-C-L
L-C-L 構成を採用
高調波フィルタは
構成を採用
オール
SiC
セル
オール SiC 変換器は、同一定格の変換器は、同一定格の SiC
セルにより構成され、ハイブリッド変換器は、定格により構成され、ハイブリッド変換器は、電圧の異なる SiC SiC
セルとSi セルの組み合わ
定格電圧の異なるセルとSi セルの組みせにより構成される。
合わせにより構成される。
SiC ショットキバリアダイオード
SBD

SiC
Si

SiC
Si
SiCJFET
JFET

SiC
SiC

SiC
SiC

放熱フィン
FIN

CAPACITOR

図 2 Y 結線マルチレベル変換器 1), 2)構成
図 2 Y 結線マルチレベル変換器＊ 1, ＊ 2 構成
オール SiC
SiC 変換器とハイブリッド変換器は共通の変換器とハイブリッド変換器は共通のオール変換器構成（トポロジー）を有する。
変換器構成（トポロジー）を有する

CAPACITOR

図 3 インバータモジュールの熱流体解析
図 3 インバータモジュールの熱流体解析
熱流体解析により装置内部の最高温度（119℃）を許熱流体解析により装置内部の最高温度（11 9℃）を許容値（125℃）
以下に抑制可能であることを確認した。
容値（1 2 5℃）以下に抑制可能であることを確認した。

注1) STATCOM（STATic synchronous COMpensator）：自励式変換器を用いた無効電力補償装置。
＊ 1：STATCOM（STATicsynchronous COMpensator）：自励式変換器を用いた無効電力補償装置。
注2)
単相インバータモジュール（セル）を，複数個直列接続して構成する変換器をマルチレベル変換器という。このうち，＊ 2：単相インバータモジュール（セル）を，複数個直列接続して構成する変換器をマルチレベル変換器という。このうち，同一定格のモジュールによるものをモジュラーマルチレベル変換器という。Y
結線方式とΔ結線方式がある。
同一定格のモジュールによるものをモジュラーマルチレベル変換器という。Y
結線方式とΔ結線方式がある。
注3) SiC
スイッチングデバイスとしては、SiC-JFET と SiC-MOSFET の開発が進められているが、現時点では、SiC-JFET＊ 3：SiC
スイッチングデバイスとしては、SiC-JFET と SiC-MOSFET の開発が進められているが、現時点では、SiCの製品化が先行している状況にある。
JFET の製品化が先行している状況にある。
注4) ここでは，SiC
デバイスと Si デバイスを組み合わせた変換器をハイブリッド変換器と呼ぶ。構成上はマルチレベル変＊ 4：ここでは，SiC
デバイスとデバイスを組み合わせた変換器をハイブリッド変換器と呼ぶ。構成上はマルチレベ換器であり，1.2kV
SiC-JFETSiと高耐圧
Si-IGBT を用いたそれぞれ異なる定格電圧を持つセルを組み合わせる。
ル変換器であり，1.2kV SiC-JFET と高耐圧 Si-IGBT を用いたそれぞれ異なる定格電圧を持つセルを組み合わせる。

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プロジェクト課題

二次電池利用
背景・目的
地球温暖化問題の対策として低炭素電源の確保と電化社会の実現が有効である。民生・運輸部門の電化では、電力貯蔵技術である二次電池技術の活用を欠くことはできない。本
課題では、民生部門の電化推進に向けて、利便性と効率の向上を目的として、住宅用に開発したヒートポンプ（HP）式給湯機併設の蓄電システムの活用を提案する。また、運輸部門での電気自動車（EV）の普及には、インフラ整備が欠かせず、急速充電インフラの適正な配置の評価ツールと、より利便性の高い充電方法を開発する。一方、EV 普及促進のために、一般ユーザの市場調査を行い、初期段階の普及可能性を調査して、普及方策を
提案する。

主な成果
1．民生用需要家向け HP 式給湯機ハイブリッド蓄電システムの開発試作した HP 式給湯機ハイブリッド蓄電システム［Q 0 8 0 1 8］［R 0 8 0 2 6］の総合的な効率評価に着手した。夜間に蓄電した電力を利用して昼間に HP 式給湯機で貯湯す
れば、夜間より高い外気温を利用できるため効率を向上させ、低コストで運用できること（図 1）、実用条件における最適運転方法が必要であることが分かった［Q 1 0 0 3 7］。
2．交通シミュレーションを利用した急速充電ステーション配置適正化開発した交通シミュレータを活用して、急速充電ステーション（充電 ST）配置を適正化できるツールを開発している。地図上を EV が走行する交通シミュレーションに
より、充電需要（電池切れ発生域）を予測する。その結果に基づき、充電 ST の適正
配置位置を解析する（図 2）。本ツールにより、現状の交通状況をシミュレーションした EV 走行で電池切れ発生を極力抑えた充電 ST 配置を提案できる［L 1 0 0 1 1］。
3．双方向非接触充電技術の開発
夜間や雨天時でも利用が簡単・安全に充電できる手法として次世代の家庭用（普通）充電装置を検討している。双方向非接触充電装置を開発し、伝送試験を行った。住宅等で行われる普通充電相当の容量2kW で、90％の送電効率が得られた（図3）。本装置は、
将来の V 2 H（自動車から家庭への電力伝送）など多様なシステムへの適用が可能である［H 1 0 0 0 7］。
4．国内の電気自動車普及可能性調査
マイカー使用者を対象に、EV 及び充電等に関する 6 , 0 0 0 人規模のアンケート調査を実施した。EV 関連情報の認知度調査では、「環境性」「航続距離の短さ」「自宅で充電可能」という点は 9 割以上の人に認知されている一方、市街地走行やエアコン使用
による「航続距離の減少」や、普通・急速充電の「充電時間」を知っている人は 5 割程度にとどまることが分かった。また、認知度が低い項目ほど、性・年齢別による差異が大きく、例えば使い方による航続距離の減少の認知度は 3 ～ 7 割程度と大きな差異が見られた。
64

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環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術

1.4
1.81.4
1.2
1.6
1.2
1.0
1.4
1.0
0.8
1.2
0.8
0.6
1.0
0.6
0.4
0.8
0.4
0.2
0.6
0.2
0.0
0.40.00.2
0.0
電力量料金（相対値）

電力量料金（相対値）
電力量料金（相対値）

HP効率（相対値）
HP効率（相対値）
HP効率（相対値）

1.5
1.41.5 HP電力量ベース
HP電力量ベース
1.4 の夜間HP運転時
1.3の夜間HP運転時
1.51.3 の効率で規格化1.2の効率で規格化
1.41.2 HP電力量ベース
1.1
1.31.1 の夜間HP運転時
1.0
1.21.0 の効率で規格化
0.91.10.90.8
1.00.80.7
0.90.71.8
0.81.8 夜間HP運転時
1.6
夜間HP運転時
0.71.6 の電力量料金

HP電力量
HP電力量
ベース（1日）ベース（1日）HP電力量
ベース（1日）受電電力量
受電電力量
ベース（1日）ベース（1日）受電電力量
ベース（1日）の電力量料金で規格化
で規格化
夜間HP運転時の電力量料金
で規格化

昼間
昼間
昼間
夜間
夜間

夜間
夜間貯湯
夜間貯湯
夜間貯湯

夜間＋昼間貯湯
夜間＋蓄電に
夜間＋昼間貯湯 よる昼間貯湯
夜間＋蓄電による昼間貯湯夜間＋昼間貯湯
夜間＋蓄電による昼間貯湯図
11 1蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果
図図
蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果
蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果（上：HP
運転効率、下：電力量料金試算の相対比）（上：HP
運転効率、下：電力量料金試算の相対比）（上：HP
運転効率、下：電力量料金試算の相対比）
図 1 蓄電電力による貯湯時間帯制御の効果※※沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠※沸上温度：7
0℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠
沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠（上：HP
運転効率、下：電力量料金試算の相対比）※※電力量料金は夜間（23
時～7
時）
：9.17
※電力量料金は夜間（2
3
時～
7
時）
：9.1
7円/kWh、昼間（7円 /kWh、昼間
電力量料金は夜間（23 時～7 時）：9.17※ 沸上温度：70℃、給湯負荷：IBEC-L
準拠円/kWh、昼間（7時～23時）：28.07
円/kWh
で試算
（7
時～
2
3
時）
：2
8.0
7
円
/kWh
で試算
時～23 時）：28.07 円/kWh※ 電力量料金は夜間（23時～7 で試算時）：9.17 円/kWh、昼間（7※※電力量料金には
HPHP
動作と蓄電池への充電電力、
および、※電力量料金にはHP動作と蓄電池への充電電力、
および、
電力量料金には動作と蓄電池への充電電力、
および、
時～23 時）：28.07 円/kWh で試算
システム運転の電力量を含む。
なお、
夜間貯湯と夜間充システム運転の電力量を含む。なお、夜間貯湯と夜間システム運転の電力量を含む。
なお、
夜間貯湯と夜間充※ 電力量料金には HP 動作と蓄電池への充電電力、および、
電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
充電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
システム運転の電力量を含む。
なお、夜間貯湯と夜間充
電のみでも昼間のシステム運転電力が発生する。
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さHPHP
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さらHP
運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合をHP 運転時間帯を、商用電力で夜間のみ、昼間のみ、さ比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量の比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量の比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量のらに夜間に蓄電した電力を利用して昼間に貯湯する場合を比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電シ比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電
比）は、昼間にHPを運転すると向上した。また、蓄電シ比較した。HP
運転効率（消費電力量に対する貯湯熱量のステムを利用してHPを昼間運転すると、HP
運転効率のシステムを利用してHPを昼間運転すると、HP
運転効率
ステムを利用してHPを昼間運転すると、HP
運転効率の比）は、昼間にHP を運転すると向上した。また、蓄電シ向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
の向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
ステムを利用してHP を昼間運転すると、HP 運転効率の向上とともに、電力料金の低減が期待できる。
2充電インフラ適正配置機能
充電インフラ適正配置機能
図図
2図2 充電インフラ適正配置機能有した交通シミュレータ
図有した交通シミュレータ
2 を有した交通シミュレータ
充電インフラ適正配置機能
多層レイヤー構成を活用し多層レイヤー構成を活用し多有した交通シミュレータ
層 レ イ ヤ ー 構 成 を 活 用 し て、て、EV レイヤーで
EV
の充電
レイヤーで
EV
の充電
多層レイヤー構成を活用しEV て、EV
レイヤーでEV の充電需要を需要を解析し、充電ST
レイヤ
需要を解析し、充電ST
レイヤて、EV レイヤーでEV の充電解析し、充電ST レイヤーでは充
ーでは充電
STST
の適正配置を検ーでは充電の適正配置を検需要を解析し、充電
ST レイヤ電討した。
ST の適正配置を検討した。
討した。
ーでは充電 ST の適正配置を検
討した。

一次側回路
一次側回路
パルス
パルス
力率改善
発生器
一次側回路
力率改善
発生器
コンデンサ
パルス
コンデンサ
力率改善
発生器
EV用
コンデンサ
EV用
インバータ
インバータ
共振
EV用
共振
コンデンサ
インバータ
コンデンサ
直流電源
直流電源
共振
双方向
双方向
コンデンサ
共振回路
直流電源
共振回路
双方向
共振回路

二次側回路
二次側回路
力率改善
二次側回路
力率改善
コンデンサ
コンデンサ
力率改善
コンデンサ EV用
EV用
インバータ
インバータ
共振
EV用
共振
コンデンサ
コンデンサ インバータ
負荷
負荷
共振
双方向
双方向
コンデンサ
共振回路
負荷
共振回路
双方向
共振回路

3 3双方向非接触給電
双方向非接触給電
図図3図
双方向非接触給電（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧3350V
5 0V一定）一定）（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性
図 3 双方向非接触給電（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧（負荷電圧350V 一定）双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数セン
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー（左図）双方向非接触給電装置構成（右図）非接触給電特性 （負荷電圧 350V 一定）
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー
チメートルの離隔の場合で 9 0％の効率を得た。
トルの離隔の場合で90％の効率を得た。
双方向で電力伝送が可能。双方向共振回路は、力率改善コンデンサと共振コンデンサから構成され、数センチメー
トルの離隔の場合で90％の効率を得た。
トルの離隔の場合で 90％の効率を得た。

2121
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プロジェクト課題

高安全リチウム電池
背景・目的
リチウム二次電池は、電気自動車用途から定置型の電力貯蔵用途への展開が期待されている。電力貯蔵用電池は、設置規模の大型化等により自動車用途より高い安全性と耐久性（長寿命化）が要求される。本課題では、高いエネルギー貯蔵効率と安全性が期待される
全固体型リチウム二次電池の開発によって、再生可能エネルギー大量導入時に必要となる
電力貯蔵用電池の実用化を図るとともに、リチウム二次電池の長寿命化指針を示す電池評
価技術の高度化を目指す。

主な成果
1．新しい電極構成材料導入による全固体型リチウム二次電池正極特性の改善
正極材料と固体高分子電解質（SPE）との界面に副反応を抑制させる緩衝層としてカルボキシメチルセルロース (CMC) を導入することにより、従来型電極と比べ相対容量50%基準で 10倍寿命延伸することを見出した。4V級正極材料(LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 )を用いた全固体型電池のサイクル特性としては現時点で世界最高性能を示すものである（図 1）［Q 1 0 0 2 9］。
2．印刷プロセス適用可能な高分子固体電解質作製条件の適正化
正極面および負極面のそれぞれに SPE 前駆体を塗布し、SPE 層を形成するために低コスト化が期待できる印刷プロセスを適用した。さらに、正負極の短絡を防止する
セパレータ機能を強化するため、SPE の機械的強度を維持しつつ良好な負極特性が得られる SPE 化学架橋条件を見出した。（図 2）［Q 1 0 0 1 7］。
3．単極電位解析＊ 1 による市販電池劣化要因の分析
劣化電池を一定の電池電圧条件に調整したうえで、試料変質を防止できるグローブ
ボックス内で解体し正極と負極を得た。この正負極各電位挙動と電池容量劣化との相関を解析した。その結果、用いた市販 Mn 正極系電池では、正極の容量低下に加え、正極の高電位側へのシフトによる正負極運用範囲のずれが、電池としての劣化に大きく寄与することを見出した（図 3）［Q 1 0 0 2 6］。
4．高感度電池表面温度測定による市販電池容量低下要因の検証
電池周囲を断熱することにより、電池充放電時の温度変化を従来比 3 0 倍の高感度で捉える手法を開発した。この手法を用いて上記劣化電池の充放電時熱挙動を解析し、正負極単極の熱挙動と比較した結果、単極電位解析法を反映する解析が可能となった。
本解析手法は電池を非破壊で解析できること、各種大型電池へも応用可能なため、新しい内部劣化診断法として有望である（図 4）［Q 1 0 0 3 0］。
＊ 1：単極電位解析：正極もしくは負極の電位（vs. Li+/Li 基準）の挙動を解析すること。

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環境・エネルギー利用技術
環境・エネルギー利用技術

図11 [Li|SPE|NMC]電池のサイクル特性［Li|SPE|NMC］電池のサイクル特性
図
CMC緩衝層未導入電池では緩衝層未導入電池では 100
CMC
10 0サイクルでサイクルで初期放電容量の50％に達したのに対し、初期放電容量の 50％に達したのに対し、CMC
CMC 導入電池では1000 サイクルで50％に導入電池では1000 サイクルで50％に達した。

図3（上）、劣化電池（下）の正負
図 3市販未劣化
市販未劣化(上)、劣化電池(下)の正負極の電位挙動極の電位挙動
本条件では、正極の容量が初期の割に低下した
本条件では、正極の容量が初期の 88割に低下したが、負極はほぼ初期容量を維持した。また放電が、負極はほぼ初期容量を維持した．また放電末末（3.0V）で解体した正極の電位が、電池劣化(3.0 V)で解体した正極の電位が、電池劣化後は高後は高電位へシフトしたことから、本電池の劣電位へシフトしたことから.本電池の劣化には、正
化には、正極の容量低下に加えて正極の高電位
極の容量低下に加えて正極の高電位シフトが大
シフトが大きく関与していることを見出した。
きく関与していることを見出した．

図SPE
図22 ［Li|SPE|Graphite］電池の可逆容量の[Li|SPE|Graphite]電池の可逆容量の SPE
化
化学架橋状態への影響（50 サイクル目）
学架橋状態への影響(50サイクル目)
SPE
SPE膜強度を維持しつつ良好な電池特性が得ら
膜強度を維持しつつ良好な電池特性が得られるSPEれる SPEの化学架橋条件を見出した。
の化学架橋条件を見出した。

図（上）、劣化電池（下）充電時図44 市販未劣化
市販未劣化(上）、劣化電池(下)充電時
熱挙動比較による容量低下要因の帰属
熱挙動比較による容量低下要因の帰属（電池電圧：点線、温度変化：実線）（電池電圧：点線、温度変化：実線）
電池劣化が正極の容量低下と、正負極運用範
電池劣化が正極の容量低下と、正負極運用
囲のずれによる利用可能容量の低下で説明で範囲のずれによる利用可能容量の低下でき、負極の容量は維持されていることを、熱説明でき、負極の容量は維持されているこ
挙動の電極反応由来ピーク帰属に基づく解析とを、熱挙動の電極反応由来ピーク帰属にからも検証した。
基づく解析からも検証した．

2167

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プロジェクト課題

需要地系統の需給一体化運用・制御
背景・目的
地球環境問題等への対応により、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通しにある。これら分散形電源の電力系統への導入拡大に対しては、系統安定化のための配電線レベルでの基本技術の確立とともに、分散形電源の有効活用技術を含めた、需要サイドと供給サイ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。
本課題では、分散形再生可能エネルギー電源の電力系統への円滑な導入と有効活用を図るため、需給一体形の制御を取入れた需要地系統の運用・制御に関わる技術を開発する。

主な成果
1．ヒートポンプ式給湯機を用いた PV 余剰電力活用技術の実証と改良
ヒートポンプ（HP）式給湯機を PV 発電時間帯に運転させて、PV 発電による余剰電力を有効活用する方式として、2 0 0 9 年度に各種予測を用いた需要家の翌日運用計
画手法を提案した（図 1 a）。本方式の確立に向けて、需要家模擬実験設備による年間を通じた実証運転試験を行い、概ね設計通り運転でき、PV の発電機会損失＊ 1 を低減できることを検証した（図 1 b）。また、判明した諸課題についても対応策を考案・検証した（表 1）［R 1 0 0 4 2］。
2．需要家コンデンサ制御による配電系統電圧適正化方式の提案
近年の配電系統において、PV からの逆潮流に加え、高圧需要家の力率改善用コン
デンサ（SC）に起因した電圧上昇問題があり、その対策として、SC に需要家受電点
電圧が上限を逸脱した場合に自動開放する機能（電圧優先モード）を持たせ、PV 大量導入対応の配電系統用 SVC* 2 と協調運用させる電圧適正化方式を提案した。シミュ
レーションにより、電圧面からみた PV 導入可能量を配電線設備容量比 2 0％程度増加
できることを明らかにした（図 2）［R 1 0 0 2 6］。
3．電圧制御用 SVC を利用した配電線の単独運転回避方式の提案
各分散形電源に装備される単独運転検出機能は、配電線遮断地点の潮流が平衡（ゼロ潮流）に近づいていると、配電線遮断時にその検出が遅延、不能となる可能性が高くなる。このため、本機能を補完する技術として、電圧制御用 SVC を利用し、配電線の無効電力が常に不平衡になるように運用制御する方式を提案した。住宅地域モデ
ルのシミュレーションの結果、電圧制御が必要な時間帯（昼間）と単独運転回避が必
要な時間帯（朝方）は異なること，回避に必要な無効電力値は電圧制御に必要な SVC
容量内であること（図 3）から、本提案方式の適用可能性が高いことを明らかにした［R 1 0 0 4 0］。
＊ 1：逆潮流制約条件を満足させるために抑制される PV 出力電力量。
＊ 2：半導体スイッチング素子により配電線に無効電力を注入し、高速（応答時間 0.1 秒以下）で配電線電圧を制御する装置。

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環境・エネルギー利用技術<上位系統 >
予想される翌
日余剰電力予想される翌<上位系統 >
日余剰電力予想される翌<需要地系統>

<変電所>
<変電所>
系統運用

管理ｼｽﾃﾑ<変電所>
系統運用
管理ｼｽﾃﾑ
系統運用<変電所>
需要地系統の 管理ｼｽﾃﾑ
日余剰電力予想される翌
運用計画
需要地系統の 系統運用
日余剰電力
管理ｼｽﾃﾑ
運用計画
・各需要家の逆
需要地系統の
潮流制限量・各需要家の逆
運用計画
需要地系統の・系統機器
需要家機器の
潮流制限量・各需要家の逆
の運用計画
運用計画
運用計画
・系統機器
需要家機器の
潮流制限量
の運用計画
<条件>
運用計画
・各需要家の逆・系統機器
需要家機器の- 逆潮流制限
潮流制限量
<条件>
の運用計画
運用計画
-需要家機器の需要家便益維持
情報
逆潮流制限
・系統機器
<条件>
-- 需要家便益維持
情報
の運用計画
運用計画
制御
逆潮流制限

制御
情報
制御
情報
制御

<条件>
- 需要家便益維持- 逆潮流制限- 需要家便益維持

逆潮流の制限逆潮流の制限太陽光発電
逆潮流の制限太陽光発電
kW

逆潮流の制限
太陽光発電
kW

制御装置
制御装置
（需給IF)（需給IF)
制御装置

kW
太陽光発電
蓄電装置,
蓄電装置,PHEV,EV
PHEV,EV
蓄電装置,
蓄電装置,PHEV,EV
PHEV,EVkW
蓄電装置,
蓄電装置,PHEV,EV
PHEV,EV（需給IF)
制御装置（需給IF)
HP給湯機
HP給湯機

時間
時間
時間
時間

蓄電装置,
蓄電装置,PHEV,EV
PHEV,EV

空調負荷
空調負荷

電 力
電電
(kW)
力電力
(kW)
力(kW)
(kW)

<上位系統 >
<上位系統 >

<需要地系統><需要地系統><需要地系統>

その他
その他
その他
その他

HP給湯機

空調負荷<需要家(住宅）>
その他
その他

HP給湯機

空調負荷

<需要家(住宅）>
その他
その他<需要家(住宅）>

5
5
4
5
4
PV 出力
その他の負荷電力
35PV 出力
その他の負荷電力
43PV 出力
その他の負荷電力
243
HP 式給湯機電力
2PV 出力
その他の負荷電力
HP 式給湯機電力
1
3
2
HP 式給湯機電力
102
1
HP 式給湯機電力
0
-11
受電点潮流
0
逆
-1
(HP
式給湯機有） 逆
受電点潮流
潮-2(HP 式給湯機有）-10 (逆潮流制限しきい値)
受電点潮流
潮
逆
流
-2
(HP
式給湯機有）
受電点潮流(逆潮流制限しきい値)
流
潮
-3
-1
受電点潮流
-2
逆
(HP
式給湯機無)
受電点潮流-3 (逆潮流制限しきい値)
この部分の発電機会損失が低減(HP 式給湯機有） 流
潮(HP式給湯機無)
受電点潮流-4-2
この部分の発電機会損失が低減-3 (逆潮流制限しきい値)
流(HP 式給湯機無)-4
6:00
8:00 この部分の発電機会損失が低減
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
受電点潮流
-3
-4 6:00(HP16:00
式給湯機無)18:00
8:00
10:00
12:00
14:00
この部分の発電機会損失が低減
時
刻
8:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
-4 6:00
時 刻(b) 需要家模擬実験設備での実証運転結果例（b）需要家模擬実験設備での実証運転結果例
6:00(b) 需要家模擬実験設備での実証運転結果例
8:00
10:00
14:00
16:00
18:00
時12:00刻

配電用
変電所
配電用
変電所
配電用
変電所

6.6 kV

住宅地域配電線PV
PV・
線路こう長：3.7km
住宅地域配電線・配電線容量:4
PV ：3.7km
・
線路こう長
PVMVA
住宅地域配電線・
ピーク負荷：2.5MW
・配電線容量:4MVA・
線路こう長：3.7km
・
ピーク負荷
：
2.5MW
住宅地域配電線 MVA
・配電線容量:4
・
線路こう長
：
3.7km
・ピーク負荷：2.5MW
・配電線容量:4 MVA
・ピーク負荷：2.5MW

PV
PV
高圧需要家
・負荷
400kW
高圧需要家
PV
PV
・SC
100kvar×3
台
・負荷
400kW
高圧需要家
・SC 制御方式：自端制御
100kvar×3
台
・負荷
400kW
・SC
制御方式：自端制御
高圧需要家・SC
100kvar×3 台
・負荷
400kW
・SC 制御方式：自端制御
・SC 100kvar×3 台
・SC 制御方式：自端制御

PV導入可能量PV導入可能量PV導入可能量PV導入可能量[％] [％][％][％]

余剰対応の HP 式給湯機の翌日運用計画の概念（(a)
a ）余剰対応のHP式給湯機の翌日運用計画の概念<需要家(住宅）>(a) 余剰対応の HP 式給湯機の翌日運用計画の概念
PV
出力や需要の予測により、余剰発生の可能性が
4kW級
級PV
PV
と1kW（3kWh）級
1kW（3kWh）級 HP
式給湯機を使用し、PV出力や需要の予測により、余剰発生の可能性が4kWとHP 式給湯機を使用し、
(a)
余剰対応の
HP
式給湯機の翌日運用計画の概念(b)
需要家模擬実験設備での実証運転結果例
時 級
刻HP
PV
出力や需要の予測により、余剰発生の可能性が4kW
級 PVと 1kW（3kWh）式給湯機を使用し、ある場合にHP式給湯機の貯湯を実施。予測の不確
逆潮流制限しきい値を2kWと仮定した快晴日の例。
ある場合にHP式給湯機の貯湯を実施。予測の不確
逆潮流制限しきい値を2kW級と仮定した快晴日の例。
(a) 出力や需要の予測により、余剰発生の可能性が余剰対応のHP 式給湯機の翌日運用計画の概念(b)
需要家模擬実験設備での実証運転結果例
PV
4kW
級 PV
と 1kW（3kWh）
HP 式給湯機を使用し、ある場合にHP式給湯機の貯湯を実施。予測の不確
逆潮流制限しきい値を2kWと仮定した快晴日の例。
実性を考慮し、過去の統計データによる複数の予測
前日計画通り HP 式給湯機が日中に運転し、発電機会ある場合にHP 式給湯機の貯湯を実施。予測の不確
逆潮流制限しきい値を2kW級と仮定した快晴日の例。
実性を考慮し、過去の統計データによる複数の予PV
出力や需要の予測により、余剰発生の可能性が4kW
級 PV とHP
1kW（3kWh）
HP 式給湯機を使用し、前日計画通りHP式給湯機が日中に運転し、発電機実性を考慮し、過去の統計データによる複数の予測
前日計画通り式給湯機が日中に運転し、発電機会
シナリオを考慮。
損失が低減されている。
実性を考慮し、過去の統計データによる複数の予測
前日計画通りHP式給湯機が日中に運転し、発電機会ある場合にHP 式給湯機の貯湯を実施。予測の不確
逆潮流制限しきい値を2kWと仮定した快晴日の例。
シナリオを考慮。
損失が低減されている。
測シナリオを考慮。
会損失が低減されている。
シナリオを考慮。
損失が低減されている。
図 1 PV 余剰電力有効活用のための HP 式給湯機の翌日運用計画の概念と実証運転結果
実性を考慮し、過去の統計データによる複数の予測
前日計画通り HP 式給湯機が日中に運転し、発電機会
図1PV
余剰電力有効活用のためのHP式給湯機の翌日運用計画の概念と実証運転結果
図
1
PV
余剰電力有効活用のためのHP式給湯機の翌日運用計画の概念と実証運転結果
シナリオを考慮。
損失が低減されている。
図 1 PV 余剰電力有効活用のための HP 式給湯機の翌日運用計画の概念と実証運転結果
表 1 実証運転試験により明らかとなった課題と対応策
図 1 PV 余剰電力有効活用のためのHP 式給湯機の翌日運用計画の概念と実証運転結果
表
表11 実証運転試験により明らかとなった課題と対応策
実証運転試験により明らかとなった課題と対応策
課 題
実験等による効果の検証
表 1対応策
実証運転試験により明らかとなった課題と対応策
課 題
対応策
実験等による効果の検証
表1
実証運転試験により明らかとなった課題と対応策
起動停止回数条件と最小連続運
日間の運転効率が左記対応策なしに比べてHP
式給湯機起動/停止回数
課 題
対応策
実験等による効果の検証
HP式給湯機起動/停止回数
起動停止回数条件と最小連続運
日間の運転効率が左記対応策なしに比べて転時間条件の設定
平均で 20％向上
増大に伴う運転効率の低下
課
題
実験等による効果の検証
起動停止回数条件と最小連続運
日間の運転効率が左記対応策なしに比べてHP
式給湯機起動/停止回数 対応策
増大に伴う運転効率の低下
転時間条件の設定
平均で 20％向上
転時間条件の設定
平均で 20％向上
増大に伴う運転効率の低下
突発的な給湯需要急増時に確実に湯切れを防止できることを確認。なお
起動停止回数条件と最小連続運
日間の運転効率が左記対応策なしに比べてHP
式給湯機起動/停止回数 当日の実績需要と予測値との誤突発的な給湯需要急増時に確実に湯切れを防止できることを確認。なお差がしきい値以上となると追いHP 式給湯機に湯切れが発 当日の実績需要と予測値との誤前日計画時に貯湯量下限値を下げることが転時間条件の設定
平均で 20％向上
増大に伴う運転効率の低下
当日の実績需要と予測値との誤 前日計画時に貯湯量下限値を下げることが突発的な給湯需要急増時に確実に湯切れを防止できることを確認。なおHP
炊きし、計画を見直し
生 式給湯機に湯切れが発 差がしきい値以上となると追いできるため PV 余剰電力抑制にも寄与
差がしきい値以上となると追い できるため
HP 式給湯機に湯切れが発 炊きし、計画を見直し
前日計画時に貯湯量下限値を下げることが当日の実績需要と予測値との誤突発的な給湯需要急増時に確実に湯切れを防止できることを確認。なお生
PV 余剰電力抑制にも寄与
炊きし、計画を見直し
生 式給湯機に湯切れが発 自端または集中制御できるため PV 余剰電力抑制にも寄与
差がしきい値以上となると追い
120
HP
前日計画時に貯湯量下限値を下げることが<SCの運転モード>
120
自端または集中制御
炊きし、計画を見直し
生できるため
PV 余剰電力抑制にも寄与<SCの運転モード>
SVC
SVC
力率制御
電圧優先
100
120
PV
PV
PV
PV
自端または集中制御
6.6 kV
SVC
SVC
力率制御
電圧優先
100
<SCの運転モード>
PV
PV
PV
PV
6.6 kV12080
自端または集中制御
SVC
SVC
力率制御
電圧優先
100
PV
PV
<SCの運転モード>
6.6 kV PV PV PV PV
80
PV
PV
配電用
SVC
SVC
力率制御
電圧優先
100
PV
PV
PV
PV
PV
PV
60
PV
PV
80
変電所
60
同じSVC容量でも電圧優先モードの804060
同じSVC容量でも電圧優先モードの方がPV導入可能量が多い
40方がPV導入可能量が多い
同じSVC容量でも電圧優先モードの602040方がPV導入可能量が多い
20
同じSVC容量でも電圧優先モードの400方がPV導入可能量が多い
20
0
1000
2000
3000
0
20
0
1000
2000
3000
0
SVC容量 [kVA]01000SVC容量 [kVA]2000
3000
0
(b)
SC 制御によるSVC
PV容量［kVA］
導入可能量の増大効果
1000SVC容量
3000[kVA]2000(b)0 SC 制御によるPV 導入可能量の増大効果

SVC必要無効電力
SVC必要無効電力
SVC必要無効電力
SVC必要無効電力（ｋvar)（ｋvar)（ｋvar)（ｋvar)(a) シミュレーションの配電線モデル(a) シミュレーションの配電線モデル
配電線電圧が上限（低圧換算107V）を超過する場（a）シミュレーションの配電線モデル(a) シミュレーションの配電線モデル
配電線電圧が上限（低圧換算107V）を超過する場
合、先ずSVCで制御し，不足する場合には高圧需配電線電圧が上限（低圧換算
1 0 7V）を超過する(a)SVC
シミュレーションの配電線モデル
配電線電圧が上限（低圧換算107V）を超過する場
合、先ずで制御し，不足する場合には高圧需要家のSCを順次開放。そのため、電圧制御しきい
場合、先ず
SVC
で制御し，不足する場合には高配電線電圧が上限（低圧換算107V）を超過する場
合、先ずで制御し，不足する場合には高圧需導入可能量：配電線設備容量比
要家の
SCSVC
を順次開放。そのため、電圧制御しきい(b)(注)PV
SC 制御による
PVPV
導入可能量の増大効果
SVC容量
[kVA]
(注)PV
導入可能量：配電線設備容量比
値は SVCの方を低めに設定。
（b）SC
制御による
導入可能量の増大効果
圧需要家のSCを順次開放。そのため、電圧制御
合、先ずSVCで制御し，不足する場合には高圧需要家のSCを順次開放。そのため、電圧制御しきい
値は SVC の方を低めに設定。
(注)PV
導入可能量：配電線設備容量比
(b)
SC
制御による
PV
導入可能量の増大効果
図 2 需要家コンデンサ制御を考慮した配電系統電圧適正化方式の効果（注）PV 導入可能量：配電線設備容量比
しきい値は
SVC の方を低めに設定。
要家のSCの方を低めに設定。
を順次開放。そのため、電圧制御しきい
値は SVC(注)PV 導入可能量：配電線設備容量比
図 2 需要家コンデンサ制御を考慮した配電系統電圧適正化方式の効果
700
値は SVC の方を低めに設定。
需要家コンデンサ制御を考慮した配電系統電圧適正化方式の効果
700
図図2 2 需要家コンデンサ制御を考慮した配電系統電圧適正化方式の効果
600
図 2 需要家コンデンサ制御を考慮した配電系統電圧適正化方式の効果
700
600
500
700
600
500
400
600
500
400
300
500
400
300
200
400
300
200
100
300
200
100
0
200
100
0 40

電圧制御に必要な
無効電力（時間帯：昼間）
電圧制御に必要な
無効電力（時間帯：昼間）
電圧制御に必要な無効電力（時間帯：昼間）
電圧制御に必要な無効電力（時間帯：昼間）

単独運転回避に必要な無効電力（時間帯：朝方）
単独運転回避に必要な無効電力（時間帯：朝方）
単独運転回避に必要な

50
60
70
80 無効電力（時間帯：朝方）
90
100
110
50
60
70
80
90
100
110
100
0 40
PV導入率
(%)単独運転回避に必要な
40
50
60
70
80
90
100
110
PV導入率
(%)無効電力（時間帯：朝方）
0
図 3 配電線単独運転回避に必要な無効電力値の試算例
PV導入率(%) SVC 90
40
50
60
70
80
100
110
図 3 配電線単独運転回避に必要なSVC 無効電力値の試算例
単独運転回避に必要なSVC 出力は電圧制御に必要なSVC 出力より小さい。
PV導入率 (%) SVC 無効電力値の試算例
図 3 配電線単独運転回避に必要な単独運転回避に必要な SVC 出力は電圧制御に必要な SVC 出力より小さい。
単独運転回避に必要なSVC 出力は電圧制御に必要なSVC 出力より小さい。
図
SVC無効電力値の試算例
無効電力値の試算例
図33 配電線単独運転回避に必要な配電線単独運転回避に必要なSVC
単独運転回避に必要なSVC
SVC 出力は電圧制御に必要な出力より小さい。
単独運転回避に必要な出力は電圧制御に必要なSVC
SVC
出力より小さい。

21
2169
21
21

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プロジェクト課題

次世代通信ネットワークシステム
背景・目的
次世代グリッドにおいて不可欠な電力用 ICT（情報通信技術）インフラは、発送配電設備の自動化システムを主体に既に十分に整備されているが、スマートメータを含む需要家系の通信や設備保全・監視用の通信は整備が不十分である。また、系統保護関連の通信は独自の方式であり、汎用的な IP などの近年の通信方式に対応していない。
本課題では、需要家や分散形電源、配電系統などを一体的に連携し得る需要地系通信ネッ
トワーク、強靭・柔軟な流通系統に必要な広域・高速制御ネットワーク、設備保全業務を高度化するセンサネットワークを基本設計し、その要素技術を開発する。

主な成果
1．需要地系セキュア通信ネットワークの通信性能評価とセキュリティ対策の提案
スマートメータ等の伝送方式として有望なマルチホップ（無線端末同士がバケツリ
レー式に情報伝送する方式）無線 LAN と、メータ情報用の通信プロトコルを組み合わせた、配電用変電所や営業所から需要家までの模擬通信ネットワークを、現状想定されている通信性能を持つ機器により構成し、その性能を評価した。その結果、6 0 0台程度のスマートメータを想定した場合、数秒オーダで情報収集が可能であることを明らかにした（表 1）［R 1 0 0 3 5］。また、本通信ネットワークの主要機器において、求められるセキュリティ要件と必要な対策（図 1）を提示した［R 1 0 0 1 9］。
2．広域・高速制御ネットワーク向けイーサネット技術の適用方式の提案
電力系統の広域監視と高速保護制御のための通信ネットワークには、リアルタイム性の確保が可能なイーサネット技術の適用が有望であり、電気所間を階層型に接続する広域イーサネット方式を既に提案している。今回、さらにリアルタイム性を向上させたフラット構成方式を新たに提案し（図 2）、複数電気所間で多数の保護リレー装置を連携する必要のある広域保護システムに適用可能な見通しを得た［R 1 0 0 2 9］。
3．設備保全用センサネットワークにおけるプラグアンドプレイ方式等の開発
電力設備の状態監視用センサ情報システムにおいて、センサ情報処理のソフトウェ
ア設定を自動化するプラグアンドプレイ（PnP）方式を提案し、実験システムにより基本動作を検証した。本方式は国際規格 IEC 6 1 8 5 0 を利用して保全監視項目ごとにソフトウェアをモジュール化し、センサの取付け検知に応じて必要なソフトウェアの自動的な追加・起動などが可能となるため、設備保全業務の効率化が図られる（図3）［R10023］。
多数のセンサ情報を無線で収集する無線センサネットワークについて、センサノード
数や接続構成に対するデータ収集時間を簡易に推定する手法を提案し、代表的な通信規格である ZigBee を対象に有効性を検証した［R 1 0 0 3 8］
。また、光ファイバ複合架
空地線（OPGW）を利用した送電線設備監視用光センサネットワーク構築に向け、多点光センサノードへの遠隔光給電の基本動作を検証し、実現の見込みを得た［R10006］。
その他の報告書 ［R1 0 0 1 2］［R1 0 0 3 3］70

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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術表
表1 1 スマートメータ用通信ネットワークのスマートメータ用通信ネットワークの性能評価諸元と評価結果
性能評価諸元と評価結果
スマート
メータ数*

624（25×25 台，
中央の 1 台はアクセスポイント）

計算エリア

1 km×1 km

装置配置

計算エリア内で等間隔（約 40 m）
配置

マルチ
ホップ方式

受信電力が一定値以上の端末の内，アクセスポイントからのホップ数が最も少ない装置を選択

電波伝搬
環境

見通し通信かつ大地反射波を考慮

通信
プロトコル

IEC 62056（メータ情報伝送用）

評価結果**

最大ホップ数：
平均ホップ数：
最大通信応答時間：
全データの収集時間：

84.8
5.9 [ms]
2.8 [s]* 一つのアクセスポイントが収容すべきメータ数
は一般に 500～1,000 台程度とされている** ホップ数のみに着目して通信応答時間を算出

風力発電
電力会社

スマート
メータ
電力会社
専用網

BEMS
制御装置

太陽光発電

蓄電装置

無線LAN
開閉器

サービス
プロバイダ

インターネット
気象情報

携帯電話網(or PHS)

需要家

柱上
変圧器

HEMS
制御装置

対策
：暗号化

スマート
メータ

負荷

：ファイアウォール
携帯端末

太陽光発電

PHEV/EV：制御指令等の認証

図1 図
需要地系セキュア通信ネットワークにおける最小限
1 需要地系セキュア通信ネットワークにおけるのセキュリティ対策の例
最小限のセキュリティ対策の例
設備保有者やサービス提供者と通信ネットワーク構成を定設備保有者やサービス提供者と通信ネットワーク構成をめ、脅威を想定した上で、スマートメータや分散形電源、定め、脅威を想定した上で、スマートメータや分散形電源、配電設備、通信ネットワーク機器などでの対策を提示した。
配電設備、通信ネットワーク機器などでの対策を提示した。

特 長
 通信経路指定： 通信経路の指定機能により，保護リレーシステムで必須の上り下りで同一の通信経路，かつ最小の中継スイッチ数（最小遅延時間）となる経路の設定が可能
 不要トラヒックの抑制： 通常のイーサネットで発生する，通信経路を学習するためのパケッ
トの転送（フラッディング）を抑制でき，通信遅延時間への影響を回避

広域ネットワーク（ IEEE 802.1ah）
広域／構内通信のタグ変換機構（IEEE 802.1ah拡張
または変換器）構内ネットワーク（IEEE 802.1Q）

負荷

PCS

IEEE 802.1ah
スイッチ

構内ネットワーク

需要家

太陽光発電

構内ネットワーク

図
図22 広域保護システムが収容可能なフラット構成の広域イーサネット方式
広域保護システムが収容可能なフラット構成の広域イーサネット方式
高速な保護リレー用通信向けに、簡易な構成で全ての通信経路を指定可能とし、他の通信トラヒックを抑高速な保護リレー用通信向けに、簡易な構成で全ての通信経路を指定可能とし、他の通信トラヒックを抑制制するため、広域イーサネット規格（IEEEするため、広域イーサネット規格（IEEE
8 0802.1ah）を拡張（タグ変換）してフラット構成を実現する。
2.1ah）を拡張（タグ変換）してフラット構成を実現する。
センサ情報収集・処理

プラグアンドプレイ処理
PnP用
サーバ

情報整理部用PnPモジュール
PnPサーバ用
PnPモジュール

PnP用
データベース④追加・
起動

開閉特性診断用
ソフトウェアモジュール

③追加・
起動

②センサ
接続通知

情報
整理部
IEC
61850
を利用

センサ読取部用
PnPモジュール

④追加・
起動

開閉状態センサ読取用
ソフトウェアモジュール

センサ
読取部

①センサ取付け検出
凡例

センサ情報用通信①～④の順番で処理

PnP用通信
PnP: プラグアンドプレイ

開閉状態センサ（センサ自身が測定情報の種類や校正に関する情報を持つ）
電力流通設備（遮断器）

図図3 3 設備保全センサのの実現方式
設備保全センサのPnP
PnP の実現方式
PnP
モジュールがセンサ取付け検出情報をトリガに、センサ情報を収集・処理するソフトウェアモジュ
PnP
モジュールがセンサ取付け検出情報をトリガに、センサ情報を収集・処理するソフトウェアモジューールを自動的に追加・起動する。
ルを自動的に追加・起動する。

2171

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プロジェクト課題

デマンドレスポンスの評価
背景・目的
電気事業では、需要家側での様々な負荷平準化策に取り組んでいる。一方、需給両面で経済性やエネルギー利用効率の最大化を目指したエネルギーマネジメントシステムを活用したデマンドレスポンス（DR）プログラムが、近年米国で運用され始めた。
本課題では、DR プログラム適用時における、各種需要家のピーク負荷削減効果および系統負荷・発電コストへの影響を明らかにするとともに、実際のオフィスを対象とした
DR プログラムの制御試験を通じて、快適性など経済性以外の課題について分析する。

主な成果
1．業務・産業需要の DR ポテンシャルの評価
アンケート調査に基づき、関東圏の業務・産業需要家に対する DR プログラムの負荷削減ポテンシャルを推計した。負荷削減ポテンシャルを事業所種別でみると
5 0 0 kW 以上の工場が大きい。方策別では、生産プロセスの一部停止、居室空調の温度設定変更や停止、照明の消灯もしくは間引き点灯の削減率が高い（図 1）。また、需要家が希望する金銭的インセンティブは、対象地域全体で約 1 0 0 万 kW の負荷削減を実施する場合で 1,257円/kW（夏季平日3時間）となることなどを明らかにした［Y10020］。
2．米国における家庭用 DR パイロットプログラムの評価
米国で実施された家庭用 DR のパイロットプログラムでは、ピーク削減効果は 1 0 ～＊1
2 0 % 程度が多く、特に緊急ピーク時料金（Critical Peak Price, CPP）
を課し、セントラルエアコンを保有するような需要規模の大きい家庭でサーモスタットなどの自動制御技術を有する場合の削減効果が大きい。ただし、CPP などのダイナミック料金の
家庭用需要家への導入には心理的な抵抗感の克服といった課題があり、代わりに需要家が受け入れやすいピークタイムリベート＊2 の導入例が増える可能性もある［Y10005］。
3．DR プログラムの導入がわが国の発電コストに与える影響の分析
全国大の電源を対象とした長期電源構成モデルを用いて、夏季最大 3 日のピーク時
間帯（1 3 ～ 1 6 時）のみ発動して最大需要を抑制する DR プログラムの発電コストへの影響を評価した。その結果、平均発電原価はピークカット率αの増加に伴って減少し、α = 1 . 0％時点では DR を導入しない場合に比べて 0 . 1 9％程度減少すること（図 2）、最大需要を追加的に 1 kW 削減することによる発電コストの回避可能原価は平均 8 , 5 0 0
円/kW程度で、おおよそ LNG火力発電所の建設単価の年経費相当となった［Y10021］。
4．オフィスにおけるデマンドレスポンス制御試験
2 箇所のオフィスを対象に、夏季ピークカット型の空調制御試験を行い、省電力効
果と労働者の温熱快適性の関係について分析した。その結果、温熱快適性の点から見た労働者が受容可能な制御レベルが両オフィスで違うこと、労働者の温冷感の違いなどにより異なる傾向がでることから、PMV と作業効率感の相関は一概に言えないということがわかった（図 3）［Y 1 0 0 4 0］。
72

02-3環境.indd 72

11/06/13 15:10

プロジェクト課題*1：緊急ピーク時料金とは、需給逼迫の予想される日の緊急ピークの時間帯において、通常の 4～7 倍の料金を設定する料
環境・エネルギー利用技術
金メニューである。
*2：ピークタイムリベートとは、需給逼迫の予想される緊急ピークの時間帯において、需要を一定の基準量（ベースライン）から削減した需要家に対し、削減量に応じて高い価格で払い戻しをする仕組みである。
7.2%
6.8%

生産プロセスの一部停止
居室空調の温度設定変更や停止
冷凍・冷蔵機能を有さない倉庫の空調温度設定変更や停止
計算機室空調の設定変更や停止
エレベータの間引き運転や一時停止
照明の消灯もしくは間引き点灯
冷凍・冷蔵倉庫の温度設定変更や停止
屋内駐車場換気の間欠運転
エスカレータの間引き運転や停止
その他

5.7%
4.4%
3.3%
2.9%
2.6%
1.4%
1.3%
2.8%
0%

2%

4%

6%

8%

電気機器別ピーク時間帯電力需要に対する負荷削減の割合(%)

業務・産業需要家に対するDR プログラムのピーク時間帯電力需要の負荷削減率（方策別）
図図
1 1業務・産業需要家に対するDR プログラムのピーク時間帯電力需要の負荷削減率（方策別）
作業効率感（作業効率に影響なしと回答した人の割合％）

100%

6.665

平均発電原価（円/kWh)

6.660
6.655
6.650
6.645
6.640
6.635

平均発電原価(円/kWh)

6.630
0

0.25

0.5
0.75
1
ピークカット率（％）

1.25

1.5

(（円
平均発電原価円 //kWh）
kWh)
平均発電原価2040

2040/ ∑ ( RR × PE )∑ (RR × TC ）T = 2010

TT

T = 2010

T

ここで、
ここで、
年度の現在価値換算係数
年度の現在価値換算係数
RRTT ：：T
年度の発電コスト（円）年度の発電コスト（円）TCTT ：：T
年度の発電電力量（kWh）
年度の発電電力量（kWh）
PETT ：：T

オフィスA

60%

T

オフィスB

40%
20%
0%
-0.25

0

No-event

平均発電原価と平均年負荷率
図図2 2平均発電原価と平均年負荷率（評価期間
2 0 12010～2040
0 〜 2 0 4 0 年度の平均）（評価期間
年度の平均）
平均発電原価は下記の式に基づいて算出した。
平均発電原価は下記の式に基づいて算出した。

=

80%

0.25

0.5 0.75
PMV

Proxy-event

1

Event-U

1.25

1.5

Event-K

図図3 3 PMVと作業効率感の関係
PMV と作業効率感の関係
PMV（Predicted
Mean Vote,予測平均温冷感申告）
Vote, 予測平均温冷感申告）はは温
PMV（Predicted Mean
温熱環境評価指標の一つであり、−
3
が寒い、＋
3が
熱環境評価指標の一つであり、-3 が寒い、+3 が暑い、
暑い、0 が熱的中立を表し、快適範囲は、PMV が± 0.5
0 が熱的中立を表し、快適範囲は、PMV が±0.5 以内以内とされる。
とされる。
No-event：非制御日（予想最高気温 3 1℃未満）
No-event：非制御日（予想最高気温 31℃未満）
Proxy-event：制御日で空調機の制御をしない場合（設Proxy-event：制御日で空調機の制御をしない場合(設定
定温度は労働者任せ）
Event-U：制御日で空調機の設定温度を
2 7℃で 2 0 分，
温度は労働者任せ)
2 6℃で 1 0 分を繰り返して制御する場合
Event-U：制御日で空調機の設定温度を27℃で 20 分，
Event-K：制御日で空調機の設定温度を 2 8℃に固定し26℃で 10 分を繰り返して制御する場合て制御する場合
Event-K：制御日で空調機の設定温度を 28℃に固定して制御する場合＊1

緊急ピーク時料金とは、需給逼迫の予想される日の緊急ピークの時間帯において、通常の 4 〜 7 倍の料金を設定する料金メニューである。
＊ 2 ピークタイムリベートとは、需給逼迫の予想される緊急ピークの時間帯において、需要を一定の基準量（ベースライン）から削減した需要家に対し、削減量に応じて高い価格で払い戻しをする仕組みである。

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プロジェクト課題

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。そのため、基幹系統を含めた新たな品質維持方策の検討が望まれている。
本課題では、太陽光発電（PV）を主体とする分散形電源の大量導入に対して、需給バ
ランスを確保し、周波数の適正維持を可能とするための基幹系統と需要地系統の協調を含む新たな調整方策を明らかにする。このため、PV が大量に導入された場合に必要となる調整力を算定する手法を開発する。また、系統電源による調整力に加えて、蓄電池等を活用して、PV 出力の変動を効果的に抑制する手法を明らかにする。

主な成果
1．太陽光発電（PV）大量導入時における需給面の必要調整力算定手法の開発
電力需給バランスの調整力は、日間需要変動の予測に基づく発電機出力と時々刻々と変化する需要とのアンバランスに対応するために確保する必要がある。現状では、
日間需要変動の長周期成分の予測精度が高いため、調整力は主に 2 0 分程度までの短周期の需要変動を対象として確保されている。
しかし、PV が大量に導入された場合、PV 出力の予測誤差に対応するための調整力が追加で必要となる。PV 出力の予測は需要変動の予測に比べて難しく、予測誤差が短周期だけでなく、長周期にまで拡大する可能性がある。そこで、従来から用いられている必要調整力の算定手法について、任意の周期範囲についての評価を可能にするなどの拡張を行い、PV 出力予測誤差を考慮して、短周期から長周期までの任意の周期範囲毎の必要調整力を算定できる手法を開発した（図 1、図 2）［R 1 0 0 0 5］。
2．系統電源調整力との協調分担に基づく、蓄電池による大規模 PV の出力変動抑制手法の開発
メガソーラーなど大規模・集中設置の PV が導入された場合、PV 出力変動の影響を抑制する方策の一つとして、緩やかな出力変動を系統電源の調整力により吸収し、急峻な出力変動を蓄電池により抑制する方法が考えられている。しかし従来の蓄電池
制御方法では、晴天時や雨天時など PV 出力変動が急峻ではない場合にも蓄電池が動作する課題があり、これにより充放電ロスの増加といった影響があった。そこで、PV
出力の変化速度に着目し、これが系統電源による調整速度の上下限値を超える場合にのみ蓄電池を動作させて、PV 出力変動を抑制する手法を開発した［R 1 0 0 3 4］。これ
により、PV 出力変化速度の大きさに応じた効果的な蓄電池制御が可能となった（図 3）。

74

02-3環境.indd 74

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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術提案手法では、PV 出力予測提案手法では、PV
出力予測
誤差を新たに算定に組み込
誤差を新たに算定に組み込
むと共に、任意の周期範囲
むと共に、任意の周期範囲について算定を行うことで、について算定を行うこと
PV大量導入に対応した評価で、PV 大量導入に対応したを可能とした。
評価を可能とした。

必要調整力算定手法の拡張
図図
1 1 必要調整力算定手法の拡張＜試算における主要条件＞＜試算における主要条件＞
・PV
・ PV出力変動：当所赤城試験センターでの測定
出力変動：当所赤城試験センターでの測定結果を基に想定結果を基に想定※) ※）・長周期の
出力予測誤差出力に比例・長周期のPVPV
出力予測誤差：PV
：PV
出力に比例
すると仮定
すると仮定
・需要規模：昼間需要平均 約 430 万 kW
・需要規模：昼間需要平均 約 4 3 0 万 kW
・PV 導入量：約 150 万 kW（全国 2,800 万 kW 相当）
・PV導入量：約150万kW（全国2,800万kW相当）
・許容調整残：約 4 万 kW（周波数偏差 0.1Hz 相当）
・許容調整残：約 4 万 kW（周波数偏差 0.1Hz 相当）

長周期変動になるほど予測誤差に起因して多くの調整力が必要となる※)
短周期変動（～20 分）は予測不能と想定し予※）短周期変動（～20分）は予測不能と想定し予測対
測対象外とした。このため、左図で当該周期範象外とした。このため、左図で当該周期範囲でのPV
囲でのPV 出力予測誤差率による差は生じない。
出力予測誤差率による差は生じない。
図 2 必要調整力算定の試算結果例
図 2 必要調整力算定の試算結果例

0.8

PV 出力

PV 出力と蓄電池出力の和PV 出力

PV 出力と蓄電池出力の和0.8

蓄電池出力分担値

0.6
0.
8
出力 出力
[pu] [pu]

出力 出力[pu] [pu]

0.6
0.
8
0.4
0.
6
0.2
0.
4
0.0
0.
2
-0.2
0.0

蓄電池動作を
必要とする

-0.4
-0.
2
-0.4

蓄電池出力分担値

蓄電池動作を14必要とする
16 18 224

04

6

8

10 12
時刻 ［時］

4

6

8 10 12 14（a）従来手法

時刻 ［時］

16 18

0.4
0.
6
0.2
0.
4
0.0
0.
2
-0.2
0.0

蓄電池動作を必要としない

-0.4
-0.
2
-0.4

蓄電池動作を

10 12 14 必要としない
16 18 224
時刻 ［時］

04

6

8

4

6

8 10 12 14（b）提案手法

図 3 大規模 PV の出力抑制制御の試算結果例

16 18

時刻 ［時］（a）従来手法（b）提案手法
PV 出力変動が急峻ではない時間帯において、従来手法は蓄電池動作を必要とするが、提案手法の場合は蓄電池動作を必要としない。 図 3 大規模 PV の出力抑制制御の試算結果

PV 出力変動が急峻ではない時間帯において、従来手法は蓄電池動作を必要とするが、提案手法の場合
は蓄電池動作を必要としない

2175

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プロジェクト課題

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、至近年に大量のリプレース時代を迎える。一方、低炭素社会の実現に向けた自然エネルギーの大量導入、安全や環境への関心の高まりなど、
電力流通技術もこれらの情勢変化や新たなニーズに適切に対応する必要がある。このため、リプレース時に導入する次世代電力機器として、これらのニーズを満たす革新的な機能を有する機器の開発が望まれる。
本課題では、短絡電流を抑制することでよりフレキシブルな系統構成を可能とする超電導限流器、ならびに社会受容性の高い環境調和型変電所機器の基本技術を確立し、リプレー
ス時の次世代技術メニューとして提案する。

主な成果
1．超電導限流器の開発
短絡電流による系統構成上の制約を小さくすることができる限流器の中でも、磁気遮へい型超電導限流器は比較的高電圧化に向いており、上位系統への導入も期待できる。これに用いる超電導体について、製造法の最適化などを行なうことにより、臨界電流密度（Jc ）として、小型試作品では限流器の実用に必要なレベルの 5 , 4 0 0 A/cm2を達成した（図 1）。さらに、当研究所で培った超電導厚膜の作製技術を基に、実機に用いることのできる直径 4 5 0 mm の大型厚膜超電導円筒体を製作した。今後、この大型円筒体において、Jc の最終目標値である約 5 , 0 0 0 A/cm2 の性能を目指すとともに、系統上の限流性能を評価する。
一方、コンパクト性に優れた SN 転移型超電導限流器について、ループ配電系統（図 2）への限流器の導入方法を検討し、計算機シミュレーションにより、短絡故障時に停電範囲を最小化するための最適配置を明らかにした［R 1 0 0 0 8］。
2．受変電設備のコンパクト化と防災性向上技術− 全固体変圧器要素技術の開発

全固体変圧器は、絶縁油を用いないことから受変電設備の防災性をより高めることができ、さらにコンパクト化も期待できる。これまでの研究で蓄積した絶縁設計やモー
ルド成型手法等の知見に基づき、当研究所提案のハイパーコネクタ端子を採用した
6 0 kV 級の変圧動作が可能な外層接地型の全固体変圧器モデルを設計・製作した（図 3）。
今後、本モデルを用いて、6 0 kV 級全固体変圧器の設計に必要な基礎データを取得する。
3．受変電設備の環境調和技術− SF6 ガスを用いないハイブリッドガス絶縁方式の基本設計
当研究所が提案する 3 0 0 kV 級ハイブリッドガス絶縁方式は、CO 2 などの自然ガスと固体絶縁物で被覆した導体の構成により、地球温暖化係数が大きい SF 6 ガスを用いなくとも、ガス絶縁機器のコンパクト化が期待できる。本方式では被覆導体の接続部が電気絶縁上の弱点になる可能性があるため、接続部に対する電界シールドを設けた被覆導体接続・支持構造を考案した（図 4）。実機器を想定した接続・支持部モデルを製作し、絶縁性能試験を行ない、今回提案した構造の有効性を実証した。
76

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環境・エネルギー利用技術
環境エネルギー利用技術

臨界電流密度（A/cm²）

6000
5500

臨界電流密度：

分散形電源

6.6kV

Jc ～5,400A/cm²

5000

～
L1

4500

FCLa

フィーダ4

6.6kV

3500

フィーダ2

FCLb

FCL2

焼成温度の最適化

アニールの付与

焼成時間の最適化

焼成温度・焼成回数
の選定

図
）の向上
図 11 超電導厚膜の臨界電流密度（
超電導厚膜の臨界電流密度(JcJc)の向上
超 電 導 厚 膜 焼 成 条 件 の 最 適 化 等 を 実 施 し、
超電導厚膜焼成条件の最適化等を実施し、2 の5,4 0 0A/cm
A/cm2
のJJc
を達成した。
5,400
c を達成した。

FCL5
L2

Ry2

上位系統

3000

FCL4
フィーダ1

Ry1

4000

ハイパーコネクタ
端子

FCL1

6.6kV

フィーダ3

FCLｃ
上位系統
or分散形電源

FCL3

FCL6
L3

Ry3

L1,L2,L3:ループ用開閉器

図 22 フィーダの末端を接続したループ配電系統へのフィーダの末端を接続したループ配電系統への限図
流器（FCL）の最適配置
限流器（FCL）の最適配置
ループ配電系統へ導入する場合、ループ開閉器近傍設
ループ配電系統へ導入する場合、ループ開閉器近傍設置
置（FCL4 ～ 6）とすることで、停電範囲の局限化が可能。
（FCL4～6）とすることで、停電範囲の局限化が可能。

鉄心

φ110

Φ90
10

φ320

モールド
巻線

冷却用ファン
図
3 試験用全固体変圧器モデル
図3
試験用全固体変圧器モデル
ハイパーコネクタ※※を端子に採用。60kV
ハイパーコネクタ
を端子に採用。6 0kV相当の変相当の変圧動作が可能な外層接地型のモールド変圧器。
圧動作が可能な外層接地型のモールド変圧器。
※）ハイパーコネクタ：全固体変電所を構成する電力機※）ハイパーコネクタ：全固体変電所を構成する電力機器間の接続のため，着脱可能で各種センシング機能
器間の接続のため，着脱可能で各種センシング機能を具備したコンパクト固体絶縁接続部。
を具備したコンパクト固体絶縁接続部。

図
図44 提案したハイブリッドガス絶縁母線(上図)の被覆導提案したハイブリッドガス絶縁方式（上図）
体接続・支持モデル（中図）とその電界解析結果（下図）の被覆導体接続・支持モデル（中図）とその導体支持スペーサ内の埋め込み電極により接続部の電界解析結果（下図）
電界をシールドし、かつガス中の最大電界を導体被覆
導体支持スペーサ内の埋め込み電極により接続部の表面で最大となるよう考案したモデル。下図の曲線は電界をシールドし、かつガス中の最大電界を導体被
等電位面を表す。
覆表面で最大となるよう考案したモデル。下図の曲線は等電位面を表す。

21

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プロジェクト課題

エネルギー技術戦略
背景・目的
エネルギー安全保障の確保と地球温暖化問題への対応に向けては、長期的視野に立ったエネルギー技術開発・普及の戦略が必要であり、また、適切な政策運営が求められる。本
課題では、温暖化問題の緩和に必要な長期的かつ大規模な CO 2 排出抑制の実現に向けて、抽象的な議論に陥りがちなエネルギー技術政策について、省エネルギー政策等に関わる具体的な事例の分析に基づき、実効性ある政策を提言する。

主な成果
1．家庭部門の給湯分野における経済的な CO2 削減ポテンシャル
省エネ型給湯器への代替による削減ポテンシャルを分析した。CO 2 削減単価が負、つまり CO 2 排出も費用も同時に削減できる CO 2 削減ポテンシャルは、現状の排出量比で 8 ～ 1 7 % にのぼる（図 1）（エネルギー源を固定したまま高効率化をはかる固定ケー
ス 8％、電化を可能とする電化ケース 1 6％、いずれも選択可能な選択ケース 1 7 %）。電
気式省エネ型給湯器への代替で、一層の CO 2 削減が可能となることを示した［Y10011］。
2．東京都「地球温暖化対策計画書制度」における業務部門の経済的な省エネ対策対象となる事業所で実施された省エネ対策の費用対効果を分析した結果、大半は対策の実施費用を上回るエネルギー費用の削減効果があるため、CO 2 削減単価が 0 円を下回ることを明らかにした（図 2）［Y 1 0 0 2 5］
［Y 1 0 0 2 6］。
3．業務部門の省エネ・CO2 削減の推進に効果的な情報提供とアドバイス
地球温暖化対策計画書制度の具体的な政策を分析し、行政によるきめ細かな情報提供・アドバイスが対策水準の低い事業所の底上げに効果的であることを明らかにした［Y 1 0 0 2 7］。サービス産業の一例であるパチンコ業界の省エネ推進事例でも、同様の対策が効果的であった［Y 1 0 0 3 6］。
4．業務部門における排出量取引制度の問題点
東京都が 2 0 1 0 年度から開始した排出量取引制度を事前評価した結果、削減対策の実施にかかる直接的な費用ではない、排出量の算定・検証などにかかる費用が大きく、削減対策全体の費用対効果を大きく低下させる可能性が確認された［Y 1 0 0 2 3］。
5．世界規模での大幅な CO2 削減に重要な高効率な電化と電源の低炭素化
高効率な電化機器を含む機器選択を明示的に扱えるよう世界エネルギーモデル「ESモデル」を改良し、費用を最小化する対策の効果を試算した。大幅削減を目指す場
合には、業務・家庭部門の電化率の向上と電源の低炭素化の促進が経済的であることが明らかとなった（図 3）［Y 1 0 0 0 9］。一方、森林減少・劣化による排出を防止する活動（REDD）を炭素クレジット化する機運が高まっているが、クレジットの受け取り手となるべき森林の所有者が確定しないことが多いなど、課題が山積しており、クレジットの供給源として期待を寄せるのは現状では難しいことが明らかになった［Y 1 0 0 3 9］。
78

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環境・エネルギー利用技術

環境・エネルギー利用技術

注）各給湯器の効率や価格は文献・カタログ等
注）各給湯器の効率や価格は文献・カタロに基づき想定し、同じエネルギー源の省エ
グ等に基づき想定し、同じエネルギー源のネ型給湯器へ代替可能な「固定ケース」、省エネ型給湯器へ代替可能な「固定ケー

電気式の省エネ型へ代替可能な「電化ケース」、
電気式の省エネ型へ代替可能な「電化ス」、両ケースで想定した代替オプション
ケース」、両ケースで想定した代替オプショ 3のいずれも選択可能な「選択ケース」のケースを仮定。
ンのいずれも選択可能な「選択ケース」の3 ケースを仮定。
図11 給湯器代替の給湯器代替のCO
CO22限界削減費用
図
限界削減費用図2
都内大規模事業所で過去55年間に実施された省エネ対策の年間に実施された省エネ対策のCO2
CO限界削減費用曲線
図
2 都内大規模事業所で過去
2 限界削減費用曲線注）約0 0 0 の省エネ対策を集計し、経済性（縦軸）に優れた対策の順に効果（横軸）を積み上げた。削減単価が負の対
注）約22000の省エネ対策を集計し、経済性(縦軸)に優れた対策の順に効果(横軸)を積み上げた。削減単価が負策が半数以上を占める。空気調和・換気設備や熱源・熱搬送設備における対策の効果が大きい。

の対策が半数以上を占める。空気調和・換気設備や熱源・熱搬送設備における対策の効果が大きい。
(a)(b)
CO2排出量[Gt-CO2]

60

2050年最終需要エネルギーベース電化率（主観的割引率10%）

排出制約なし
排出安定化
排出半減

50

排出制約なし

40

排出安定化

30

排出半減

100%
80%
60%

20

40%

10

20%
2050

2040

2030

2020

2010

2000

0

0%
産業部門

運輸部門

業務部門

家庭部門

全部門

図 3．(a)想定した排出シナリオ．(b)排出シナリオと図 3.（a）想定した排出シナリオ。
（b）排出シナリオと2050
2 0 5年における各部門の最終エネルギー需要におけ
0 年における各部門の最終エネルギー需要における電化率（電力の占める最終エネルギー需要に対する割合）。
る電化率（電力の占める最終エネルギー需要に対する割合）．
標準的なコストの設定では業務部門・家庭部門で電化率が向上するのに対し、運輸部門の電化はさほど進ま標準的なコストの設定では業務部門・家庭部門で電化率が向上するのに対し，運輸部門の電化はさほど進ない。電気自動車等のコスト低減の重要性が示唆される。
まない．電気自動車等のコスト低減の重要性が示唆される．

79

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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構造の変化を的確に捉え、電力経営やエネルギー・環境政策、地域問題、ヒューマンファクターなどの諸課題について専門的観点から分析・評価し、課題の解明や解決につながる選択肢を提示することにより、電気事業経営およびエネルギー・環境政策の企画・立案に寄与する。

課題毎の概要と成果
エネルギー事業政策

電気事業者の経営を取り巻く環境や社会構造の変化が、事業者、需要家、制度や政策、
需要動向や経済環境に与える影響の分析を通じ、今後のエネルギー事業における課題と対応策について検討する。

【主な成果】• 産業の IT 化により、製造業部門では生産要素の利用の仕方を変化させ、生産性を向上させている。一方、非製造業部門では、特に、IT 化の進展により単純労働者の就業が減るなどといった、労働投入の職種構成比率の変化が、生産性向上には結びついていないことを実証分析により明らかにした［Y1 0 0 3 7］。
• 欧米のデータを用いて、現状の火力発電事業の有する統合市場リスク（事業収益の変動）を計測し、発電事業ポートフォリオ（卸電力、燃料、CO2 排出権）の分散効果に
より、統合市場リスクの方が卸電力の有する市場リスクより小さくなることを確認した（図 1）［Y1 0 0 3 1］。

地域政策

環境政策の強化や地方分権化などの、国全体および地域独自の施策が地域経済に与える影響を明らかにするとともに、地方独自の政策形成の構造や他都市への波及や連携効果を解明する。また人々の情報の認知・理解・態度形成に関する心理的特徴を明らかにし、電気事業への理解と信頼を形成するためのコミュニケーション方策を提案する。

【主な成果】• 都道府県や政令指定都市で導入が進む地球温暖化対策事業所計画書制度について、質問紙調査を行い、各自治体の事情に合わせた制定が行われているため、事業所への義務づけ強化は広まらない可能性を明らかにした［Y1 0 0 2 8］。
• 中国の環境配慮型都市（エコシティやスマートシティ等）の文献調査を行い，中国国内の削減目標の設定や表彰制度の特徴，海外との連携プロジェクトの実態を明らかにした［Y1 0 0 3 8］。

8002-4基盤.indd 80• 心理学実験を用い，科学技術リスクに関わる意思決定の際に、専門家は「一般市民より時間をかけて情報を比較検討し、特定の条件ではなく選択肢全体の特徴を把握しながら選択肢を絞り込んでいく」傾向があることなど、情報探索過程にも違いがあることを示した［Y1 0 0 3 5］。

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社会経済研究所

社会経済研究所
エネルギー技術政策とを示した。[Y10035]
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・利エネルギー技術政策
用技術評価手法をもとに地球温暖化防止政策およびエネルギー安全保障政策を検討す
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・利る。
用技術評価手法をもとに地球温暖化防止政策およびエネルギー安全保障政策を検討する。
【主な成果】【主な成果】• 日本を地域特性に応じて分割した「地域別日本エネルギーモデル」（J-REM）を開発し、
 日本を地域特性に応じて分割した「地域別日本エネルギーモデル」（J-REM）を開発
そのモデルを用いることにより大幅な CO2 削減を行う際、自家用乗用車や家庭用給し、そのモデルを用いることにより大幅な CO2 削減を行う際、自家用乗用車や家庭用湯器の技術選択に地域特性に応じた違いが現れることを明らかにした［Y1 0 0 1 5］。
給湯器の技術選択に地域特性に応じた違いが現れることを明らかにした［Y10015］
。
•
冷蔵庫の
2
0
0
8
～
0
9
年度の実販売データを用いて、省エネ家電の機器選択について
 冷蔵庫の 2008～09 年度の実販売データを用いて、省エネ家電の機器選択について分分析し、作成した機器選択モデルの妥当性を確認するとともに（図 2）、消費者が許析し、作成した機器選択モデルの妥当性を確認するとともに（図 2）、消費者が許容可
容可能な投資回収年数や割引率を推定した［Y1 0 0 2 2］。
能な投資回収年数や割引率を推定した［Y10022］。
核物質及び原子力施設の物理的防護に関するIAEA
IAEAの発行する国際的な指針であるの発行する国際的な指針である
•核物質及び原子力施設の物理的防護に関する
INFCIRC/2 2 5/Rev.5
を中心に、国際的な核セキュリティ対策の動向を分析し、同指を中心に、国際的な核セキュリティ対策の動向を分析し、同指針
INFCIRC/225/Rev.5
針の注目すべき改定点と日本に求められる対応について整理した［Y10。
0 1 8］。
の注目すべき改定点と日本に求められる対応について整理した［Y10018］

ヒューマンファクター研究
ヒューマンファクター研究

電気事業のヒューマンエラー低減、安全文化の醸成に資するため、ヒューマンファク
電気事業のヒューマンエラー低減、安全文化の醸成に資するため、ヒューマンファク
ター事象の分析能力向上方策、個人やチームの特性を生かしたエラー低減方策、組織のター事象の分析能力向上方策、個人やチームの特性を生かしたエラー低減方策、組織の安全文化醸成方策などを開発する。
安全文化醸成方策などを開発する。

【主な成果】【主な成果】
•危険感受性測定手法の改良を行い、個人の危険感受性を短時間で測定できる実用的な危険感受性測定手法の改良を行い、個人の危険感受性を短時間で測定できる実用的な手法を開発した[Y10012]。また、危険感受性の高低に影響する要因の解明を行った手法を開発した［Y1 0 0 1 2］。また、危険感受性の高低に影響する要因の解明を行っ[Y10017]
た［Y1 0 0 1 7］。
 発電所運転当直班編成時に重視される構成メンバーの運転技量、リーダーシップとト• 発電所運転当直班編成時に重視される構成メンバーの運転技量、リーダーシップとトラブル対応行動時のチームワークの関係を明らかにした[Y10006]。
ラブル対応行動時のチームワークの関係を明らかにした［Y1 0 0 0 6］。
251-400L
高kWh

0.25%
卸電力

ガス火力

0.20%

石炭火力

0.15%

251-400L
低kWh

401-500L
高kWh

401-500L
低kWh

501L以上
高kWh

33%

7%

15%

9%

14%

501L以上
低kWh

1%

実績値

32%

モデル推
定値

31%

11%

リターン

0.10%
0.05%
市場リスク

0.00%

-0.05%

0%5%
原油-0.10%-0.15%-0.20%-0.25%

排出権
石炭
ガス

10%

15%

20%

25%

横軸の値が火力発電事業の統合市場リ
スク（事業からの収益変動のブレ）と、それを構成する各エネルギー商品単体での市場リスクを表している。縦軸の値のプラス（マイナス）は、サンプル期間中の価格上昇（下落）を表している。

図図11 欧州における個別市場リスクと統合市場リスクの計測
欧州における個別市場リスクと統合市場リ(2008〜2009 年の燃料価格の高騰・急落時)
スクの計測（2 0 0 8 〜 2 0 0 9 年の燃料価格の高騰・急落時）

0%

20%

2%

19%

40%

25%

60%

80%

100%

販売台数シェア

※高 kWh は消費電力 401kWh 以上，低 kWh は同 400kWh 以下
図
冷蔵庫の販売台数シェアの実績値とモデル推定値の比較
図 2 2冷蔵庫の販売台数シェアの実績値とモデル推定値（2009年度,容量 0251Lの比較（20 9以上）
年度 , 容量 2 5 1L 以上）

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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では、電力を安定に供給するための送電システム、配電システム、
情報・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。

課題毎の概要と成果
電力システム系統運用の不確実性の増大や系統安定性の低下など、分散形電源の大量導入時に予想される系統の安定運用上の課題解決のため、系統監視・安定化制御技術、保護リレー整
定支援ツールなどを開発する。

【主な成果】• 系統事故時における太陽光発電（PV）の応答が基幹系統の安定性に与える影響を実験的に把握するため、PV 模擬装置等を新設した電力系統シミュレータの実験により、系統事故時には PV が起動停止を繰り返すなどの現象が起こりうることを示した。
• 分散形電源の連系や潮流状態の変化がある場合等での保護リレー間の協調不良の見落としを防ぐため、種々の変化を考慮し保護リレー間で協調が必要な範囲を求め、それに対して保護リレー動作の整合性をチェックする手法を開発した［R1 0 0 0 7］。

需要家システム

省エネルギーを促進するため、省エネ支援のためのツールや要素技術を開発する。また、需要家の保有する分散形電源の使用状態を配電線側で推定する手法を開発する。

【主な成果】• オフィスビルにおいて省エネを図る際に、省エネ効果に加え、オーナーやテナントのコスト、ならびにワーカーの利便性や快適性を総合的に考慮し、これら三者が納得するような省エネ方策の選択を容易にするツールを開発した（図 1）［R1 0 0 1 3］。
• 公開技術資料のみを用いて家庭用エアコンの詳細な冷暖房性能を推定できる熱源特性モデルを開発した。これによって室温や外気温、熱負荷等が異なる様々な運転条件におけるエアコンの消費電力を精度よく推定することが可能になった［R0 9 0 1 7］
［R1 0 0 0 9］。
• 需要家の保有する分散形電源の運転状態を配電線側から推定する手法を開発した。これにより、分散形電源の停止によって配電線事故復旧時に生じる可能性のある配電
線の過負荷などに対して、事前の対策が可能となる［R1 0 0 1 7］［R1 0 0 4 1］。

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、大規模災害への対応技術、設備保
全業務用通信メディア技術、監視制御システムのセキュリティ技術などを開発する。

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システム技術研究所【主な成果】

システム技術研究所• 既存のアクセス系光ファイバ網にスマートメータなどの無線信号を後から重畳する際に、既存の光ファイバ信号と干渉することなく無線信号を同時に伝送できる光電波に、既存の光ファイバ信号と干渉することなく無線信号を同時に伝送できる光電波融融合通信方式を開発した［R1
0 0 1。
5］。
合通信方式を開発した［R10015］

情報数理
情報数理

電力設備機器の保全における機器不具合判定について、高性能パターン識別手法を用
電力設備機器の保全における機器不具合判定について、高性能パターン識別手法を用いて高精度化を進める。また、画像処理技術を活用して、雪害対策検討などの現場適用
いて高精度化を進める。また、画像処理技術を活用して、雪害対策検討などの現場適用
技術の高度化を進める。
技術の高度化を進める。

【主な成果】【主な成果】
油中ガス分析により得られた主要なガスの濃度データに基づき、高性能パターン識別• 油中ガス分析により得られた主要なガスの濃度データに基づき、高性能パターン識手法を用いて、電力用変圧器の内部不具合の様相を判定する手法を開発した
別手法を用いて、
電力用変圧器の内部不具合の様相を判定する手法を開発した（図 2）［R010030］［R1
0 0 3 0］。 。
 送電線の動きを捕捉するために付設したターゲットの動きに関する情報を活用するこ• 送電線の動きを捕捉するために付設したターゲットの動きに関する情報を活用することで、日中の豪雪時に識別が困難な状況でも確実にターゲットの位置を検出できる方とで、日中の豪雪時に識別が困難な状況でも確実にターゲットの位置を検出できる法を開発した（図 2）。
方法を開発した［R1
0［R010021］
0 2 1］。
廃油バルブ

入力：
オーナー・テナント・ワーカーが三者で協議するなどして、評価指標の重みを入力

変圧器
評価モデル：
評価対象（29種類の省エネ方策）
空調機
フィルタの
メンテナンス

冷房の設定
温度を高め
に設定

データベース

高効率照明・・・ （LED）の導入

採油（停電不要）・ワーカー便益
・必要コスト・ＣＯ２削減量

油中ガス分析

ワーカーの
快適性
・利便性

冷房

暖房

テナント側
省コスト

照明

利便性

出力：
採択すべき省エネ
方策の順位付け

省エネ量・ＣＯ２
排出削減量

発生量

1)水素

×× ppm2)メタン×× ppm3)エタン

×× ppm4)エチレン×× ppm5)アセチレン×× ppm6)一酸化炭素×× ppm7)二酸化炭素×× ppm9)総炭化水素量 ×× ppm

低次元空間では各様相に重なり⇒高次元空間では分離可能

オーナー
側省コスト

アセチレン／エタン

環境性

発生ガス

8)総可燃性ガス量 ×× ppm

様相診断

評価指標

油中ガス分析結果

放電

絶縁油混入

正常

過熱
＋放電

過熱

エチレン／エタン

オフィスビルのための省エネルギー方策選択
図1図 1オフィスビルのための省エネルギー方策選択
支援ツール
支援ツール

図 2 電力用変圧器の内部不具合様相判定手法の概要
電力用変圧器の内部不具合様相判定手法の概要
図2
エチレン，アセチレン，エタンの組成比に基づく
エチレン，アセチレン，エタンの組成比に基づく従ガスの対数
意思決定手法の一つである階層分析法を用いること
意思決定手法の一つである階層分析法を用いること 従来手法では各様相を判別できない。9
来手法では各様相を判別できない。9 ガスの対数を軸を軸とする
9次元空間を考えることで、推定正解率
で、異なる立場同士（ステークホルダー間）の意思で、異なる立場同士（ステークホルダー間）の意思統 とする 9 次元空間を考えることで、推定正解率 98％
9 8％以上の様相判定手法を開発した。
統一が図られ、効率良く省エネを推進できる。
一が図られ、効率良く省エネを推進できる。
以上の様相判定手法を開発した。

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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、原子力発電プラントの運転・保守を支える研究開発や再処理に関する研究開発などを実施し、これらの安全・安定運転に貢献することを目指している。

課題毎の概要と成果
発電基盤技術

熱流動評価技術、燃料健全性・炉心評価技術、リスク情報活用技術などの基盤技術を活用して、軽水炉の安全・安定運転、高燃焼度燃料・プルサーマル（MOX）燃料の導入などを支援、加速化する。

【主な成果】• 燃料被覆管材の腐食量のパラメータとなる Si の量について、原子レベルで測定する技術により Zr-FeNi 系析出物（径 1 0 0nm 程度）中の Si 原子分布を詳細分析し、組成変化から Si は Fe、Ni と置換して存在することを初めて解明した（図 1）［L1 0 0 1 5］。
• 個別の原子力発電所の確率論的リスク評価（PRA）に資するため、統計学の専門知識を必要とせずにベイズ更新による故障率算出が出来る、個別故障率ベイズ更新シ
ステムを開発した［L1 0 0 1 4］。

次世代サイクル

高速増殖炉サイクルの確立ならびに第二再処理工場の検討に向けて、金属燃料／乾式
再処理の技術基盤および湿式再処理技術に関わる要素技術の開発、高度化を進める。

【主な成果】• 当研究所で開発したアクチニド合金熱力学データベースを基に、金属燃料内で照射中に生じる元素の移動・再分布を予測する簡便なモデルを作成し、照射後試験データの傾向を再現できることを確認した。
• 湿式再処理では、ガラス固化の改良に役立つ基礎データ取得の一環として、白金族を含有するガラスの粘性や電気伝導度などの基礎物性を新たに取得した。

原子力システム安全

原子力発電プラント安全解析コードの検証データを得るとともに、解析モデルを開発することで、合理的な安全裕度を有する統計的安全評価手法の確立に貢献し、原子炉の高度利用につなげる。

【主な成果】• BWR 上部プレナムおよび燃料集合体を模擬した流路体系において水 - 空気二相流動実験を実施し、これまで計測が不可能であった三次元非定常速度分布やボイド率分布を計測できる手法を開発した［L1 0 0 0 2］［L1 0 0 0 3］［L1 0 0 0 6］。
• 最適評価解析コード TRACE を用いて BWR 安定性を解析した結果、当研究所の実験
結果を定性的に再現できるが、高精度に予測するためには二相摩擦損失相関式など
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原子力技術研究所

原子力技術研究所の改善が必要などの知見を得た［L1 0 0 0 5］。

原子力応用・将来技術
原子力応用・将来技術

原子力に係わる将来技術についての検討・提案を行う。また、当研究所の原子力技術
原子力に係わる将来技術についての検討・提案を行う。また、当所の原子力技術開発
開発から生まれた革新的な要素技術の他分野への応用発展を図る。
から生まれた革新的な要素技術の他分野への応用発展を図る。

【主な成果】【主な成果】
 核融合発電の実用性評価に向けて、初期トリチウム不要のトリチウム燃料循環モデル• 核融合発電の実用性評価に向けて、初期トリチウム不要のトリチウム燃料循環モデル
を新たに構築して解析コードにより検討し、原型炉の初回の起動を含めた炉心プラズを新たに構築して解析コードにより検討し、原型炉の初回の起動を含めた炉心プラ
マ運転制御手法を提案した。
ズマ運転制御手法を提案した。
 当研究所独自のフレッシュグリーン処理した高性能軽水炉燃料被覆管の開発に向けて、• 当研究所独自のフレッシュグリーン処理した高性能軽水炉燃料被覆管の開発に向け
被覆管材へ炭素と同時に鉄と白金を添加する製法を考案した。炉外オートクレーブ試て、被覆管材へ炭素と同時に鉄と白金を添加する製法を考案した。炉外オートクレー験の結果、従来に比べ耐食性が高く、水素吸収も殆ど無い表面改質条件を見出した。
ブ試験の結果、従来に比べ耐食性が高く、水素吸収も殆ど無い表面改質条件を見出した。

Zr-FeCr

母相

Zr-FeNi
5

100

80

Zr

70

Fe

4

Cr

60

3

Ni

50

Sn

40

Si

Zr, Fe, Cr

2

Sn, Si (at%)

Zr, Fe, Cr, Ni (at%)

90

30
20

1

Ni

10

Sn, Si

0

0
0

20

40

60

80

100

120

140

試料先端からの距離(nm)図 1 3 次元アトムプローブ観察で得られた被覆管材（未照射ジルカロイ 2）中の金属析出物の組成
図１ 3 次元アトムプローブ観察で得られた被覆管材(未照射ジルカロイ 2)中の金属析出物の組成
アトムプローブは、針状に加工した試料の先端表面から、高電圧によって原子を剥ぎ取り、原子の種類と位置を原子レベルで検出できる。図は被覆管材の母相と 2 種類の析出物（Zr-FeCr、Zr-FeNi）の原子濃度の変
アトムプローブは、針状に加工した試料の先端表面から、高電圧によって原子を剥ぎ取り、原子の種類と位化を示す。 Si 濃度は、Zr-FeNi 析出物中で増加している。いくつかの析出物の分析結果を比較した結果、Si
置を原子レベルで検出できる。図は被覆管材の母相と 2 種類の析出物 (Zr-FeCr、Zr-FeNi) の原子濃度の変化
原子が Fe、Ni 原子と置換していることが分かった。
を示す。 Si 濃度は、Zr-FeNi 析出物中で増加している。いくつかの析出物の分析結果を比較した結果、Si 原子が Fe、 Ni 原子と置換していることが分かった。

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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、地盤内物質の移行評価法等を高度化する。

【主な成果】• 電力構造物の維持管理技術として、砂礫、粘土などを主体とする地盤表層部の陥没事
象に対するセメント系材料の薬液注入による地盤改良状況を、電気探査による比抵抗でモニタリングする方法を開発し、実地盤で改良効果の有無を評価した［N10033］。
• 当研究所が開発中の不飽和地盤の物質移行調査法を適用し、地盤内に変圧器絶縁油が漏洩した場合の挙動を室内実験で模擬するとともに、X 線 CT スキャナで可視化することで、絶縁油が降雨の影響を受けずに停留する可能性を明らかにした［N1 0 0 3 8］。

地震工学

電力施設の耐震性評価に適した入力地震動策定法を提案する。また、高経年化した既設電力施設の維持管理を効率化するための構造ヘルスモニタリング技術の開発や免震設計手法の高度化検討を実施する。

【主な成果】• 複雑な断層形状を考慮した大地震の震源モデル推定手法を開発した。また、伏在断層の推定手法を確立するために、1 8 9 1 年濃尾地震を対象として、震度 7 の激震域での常時微動解析を実施し、同領域内での伏在断層位置を抽出した。
• 世界最大の三次元振動台 E‒ディフェンスを用いた振動台実験に基づき、実大鉄骨建物の常時微動をモニタリングすることで鉄骨梁破断などの甚大な損傷を検知できることを明らかにした［N1 0 0 2 5］。

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。

【主な成果】• 地震を経験した原子力発電所取放水系鉄筋コンクリート製地中構造物を想定した、健全性評価手法を構築した。提案手法は、地震時最大応答に着目した地震後点検時の損傷推定・評価と、損傷後の耐久性、耐震性能ならびに補修効果などの詳細評価か86

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地球工学研究所

地球工学研究所ら構成される（本成果は電力共通研究の一部として実施した）。
の損傷推定・評価と、損傷後の耐久性、、耐震性能ならびにならびに補修効果などの詳• 5細評価から構成される健全性評価手法を構築した（本成果は電力共通研究の一部とし7 地点の既設ダムゲートを対象に、信頼性解析により設計計算式、有限要素解析、実測による各応力が持つ不確実性を考慮した応力照査の管理基準値を試算した。そて実施した）。
の結果、適切な有限要素解析あるいは実測により、設計時許容応力度を上回る管理 57 地点の既設ダムゲートを対象に、信頼性解析により設計計算式、有限要素解析、実基準値の設定が可能なことを示した［N1 2］。
測による各応力が持つ不確実性を考慮した応力照査の管理基準値を試算した。その結果、適切な有限要素解析あるいは実測により、設計時許容応力度を上回る管理基準値
流体科学の設定が可能なことを示した［N12］。
風雪雨や津波などによって発生する自然災害の軽減方策の確立および太陽光・風力・
水力発電等の発電技術等の向上を目的として流体科学関連の基礎技術を築く。
流体科学
風雪雨や津波などによって発生する自然災害の軽減方策の確立および太陽光・風力・【主な成果】
水力発電等の発電技術等の向上を目的として流体科学関連の基礎技術を築く。
• 津波浸水域を土壌の化学的な分析で特定する新たな調査方法を提案し、これを 2 0 1 0［主な成果］
年チリ津波の現地調査に適用した。その結果、臭化物、塩化物、ナトリウムの各イ
 オンを分析対象とすることで、
津波浸水域を土壌の化学的な分析で特定する新たな調査方法を提案し、これを浸水域を高精度に判別できることを示した［V1 02010
0 0 8］。
年チリ津波の現地調査に適用した。その結果、臭化物、塩化物、ナトリウムの各イオ• 太陽光発電の効率的運用に資するため、当研究所で開発した気象予測・解析システム
ンを分析対象とすることで、浸水域を高精度に判別できることを示した［V10008］。
（NuWFAS）により翌日日射量を予測する際の計算条件を検討した。その結果、雲形 太陽光発電の効率的運用に資するため、当所で開発した気象予測・解析システム
成・放射伝達モデルや計算格子間隔などの適切な条件を明らかにし、予測精度を向
（NuWFAS）
日射量を予測する際の適上させた（図による翌日日射量の予測精度について検討し、
1）［N1 0 0 2 9］。
切な計算条件（雲形成・放射伝達モデル、計算格子間隔数など）を明らかにした（図［N10029］
。
1）

改良前

改良後
4
全天 日射 量 [MJ/h]

全天日 射量 [MJ/h]4

我孫子構内実測

3

2

1

0

3

2

1

0

2010 年 7 月 11 日

2010 年 7 月 16 日

図図
1 1 日射量予測のための観測システムおよび
NuWFASによる翌日日射量予測の結果
日射量予測のための観測システムおよび NuWFAS
による翌日日射量予測の結果（左）我孫子地区構内の日射観測システム。全天日射量や直達日射量を含めた様々な気象要素に関する数値モ（左）我孫子地区構内の日射観測システム。全天日射量や直達日射量を含めた様々な気象要素に関する数値モ
デルの検証データを取得することができる。
（右）我孫子構内で測定された
1 時間毎の日射量を
NuWFAS
デルの検証データを取得することができる。
（右）我孫子構内で測定された
1 時間毎の日射量を
NuWFASによによる予測結果と比較した例。計算条件の改良により、翌日の日射量の予測精度が向上した。
る予測結果と比較した例。計算条件の改良により、翌日の日射量の予測精度が向上した。

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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・環境リスク・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。
【主な成果】• 都市の温熱環境を改善しエネルギー消費を抑える街づくりに資するため、風洞実験に
より建物に囲まれた空間領域の大気の淀みや循環渦を介した領域外の大気との交換のメカニズムを明らかにすると共に、当所が開発した数値流体モデルを用いて、これらの気流・温度の 3 次元的な分布を詳細に再現できることを確認した［V1 0 0 0 1］
［V1 0 0 1 6］。

水域環境

発電所周辺水域環境の保全に資するため、貯水池や港内の堆砂、河川維持流量などの対策技術や、水域環境の調査・予測・評価技術を開発する。

【主な成果】• 河川環境の保全において重要となるアユなど小型魚の生態を夜間や洪水時でも自動的に遠隔で把握できる方法として、RFID（無線周波数認識技術）を用いた小型魚の自動検知システムを構築した。室内実験により明るさや流速に対する小型魚の選好特性を定量的に観測できることを確認した［V1 0 0 2 4］。

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、生態系アセスメント手法などを開発する。

【主な成果】• 生態系アセスメントの調査計画から影響予測に至るまでの基本的考え方や実施手順を整理し、ケーススタディとして実施した具体的な調査・影響予測を提示することで（図1）、実務に活用できるように手法を体系化した［V0 2］。

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。

【主な成果】• 実験動物（ラット）を用いた曝露実験により、家電製品等から発生する中間周波磁界
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環境科学研究所
による着床前期の生殖発生への影響は認められないことを示した［V1 0 0 0 6］。

バイオテクノロジー

環境科学研究所

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、化学物質等を対象とす
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、化学物質等を対象とす
る生物計測技術、植物生産の効率化やバイオマス利用のための植物関連技術を開発する。
る生物計測技術、植物生産の効率化やバイオマス利用のための植物関連技術を開発する。
【主な成果】【主な成果】• 植物栽培への LED 光源の利用拡大を図るため、育苗時の LED 光質制御によってサ
 植物栽培への LED 光源の利用拡大を図るため、育苗時の LED 光質制御によってサニ
ニーレタスの苗にコンパクト性と環境ストレス耐性を付与し、収穫時に増収効果がーレタスの苗にコンパクト性と環境ストレス耐性を付与し、収穫時に増収効果が得ら得られる新しい光質育苗技術を提案した［V1 0 0 3 2］。
れる新しい光質育苗技術を提案した［V10032］。
• 微生物を利用した廃棄物再資源化を拡大するため、従来の技術では生産性が低かっ 微生物を利用した廃棄物再資源化を拡大するため、従来の技術では生産性が低かった
たブタノールなどの燃料を有機系廃棄物から生産する微生物プロセスの反応を、ブタノールなどの燃料を有機系廃棄物から生産する微生物プロセスの反応を、当所が当研究所が保有する電気培養技術を用いて顕著に促進できることを示した［V1 0 0 1 9］保有する電気培養技術を用いて顕著に促進できることを示した［V10019、V10028、［V1 0 0 2 8］［V1 0 0 3 3］。
。
V10033］• 海外でのジャトロファプランテーションによるバイオ燃料製造事業のエネルギー収支
 海外でのジャトロファプランテーションによるバイオ燃料製造事業のエネルギー収支分析を行い、他のバイオ燃料と比較して、エネルギー効率面からジャトロファ燃料分析を行い、他のバイオ燃料と比較して、エネルギー効率面からジャトロファ燃料がが最も石油系化石燃料の代替可能性が高いことを定量的に示した［V1
0 0 0 7］。
最も石油系化石燃料の代替可能性が高いことを定量的に示した[V10007]。

図1 典型性注目種（生態系の特徴を典型的に表す種）を対象とした生態系アセスメントの基本的な考え方
図 1 典型性注目種（生態系の特徴を典型的に表す種）を対象とした生態系アセスメントの基本的な考え方
典型性注目種としてアナグマを対象とした場合、生息環境として重要な採餌・行動・繁殖の環境が重要で典型性注目種としてアナグマを対象とした場合、生息環境として重要な採餌・行動・繁殖の環境が重要でああり、これら
3 つの環境の調査・解析データを統合して好適生息区分図を作成した。この区分図に工事区り、これら3 つの環境の調査・解析データを統合して好適生息区分図を作成した。この区分図に工事区域のレイアウトを重ねることで、アナグマの生息環境におよぼす影響を定量的に予測・評価することが可能である。
域のレイアウトを重ねることで、アナグマの生息環境におよぼす影響を定量的に予測・評価することが可
さらにこれら、典型性および上位性（生態系の上位に位置する種）のケーススタディに加え、生態系アセス能である。さらにこれら、典型性および上位性（生態系の上位に位置する種）のケーススタディに加え、メントの手順と考え方、計画・実施時における留意点等について解説し、実施する際の手引きとして適した生態系アセスメントの手順と考え方、計画・実施時おける留意点等について解説し、実施する際の手引き取りまとめを行った。
として適した取りまとめを行った。

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基盤技術課題

電力技術研究所
概 要
電力技術研究所は、電力流通設備の絶縁・耐雷・大電流技術など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、ならびに次世代電力機器の絶縁材料の評価・開発を行う。

【主な成果】•2 0 ～ 6 0kV 級 CV ケーブルの水トリー劣化機構の解明と診断技術の構築に向け、寿命末期状態を模擬できる水トリー劣化を人工的に発生させる手法を提案した［H10013］。
• わが国のインパルス高電圧の計量標準を目指している標準分圧器と計測システムについて、数10 0kV の雷インパルス電圧値計測ならびに波頭長・波尾長の時間計測における不確かさを定量的に評価し、世界最高水準の性能を有することを検証した（図1）［H10 0 0 5］。

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。

【主な成果】• 雷による低圧電子式電力量計の故障原因を実験的に解明した。これについて、①計器内部を通過する雷電流による磁界に起因する演算処理部の破壊、②雷電流による演算
処理部の電源供給線の溶断などが主な故障原因であることを明らかにした［H10001］。
• 配電線に通信線が共架された高圧配電線に対する雷サージ解析モデルを構築し、配電線への雷撃に伴う雷過電圧の発生様相を正確に予測することを可能とした［H10008］。
• 人体の電磁界ばく露の安全性評価指針となる国際非電離放射線防護委員会（ICNIRP）の新旧ガイドラインの考え方の違いを整理するとともに、新ガイドラインで規定された体内誘導量評価指標の数値計算による新たな算出手法を開発した［H1 0 0 1 0］。

高エネルギー

送電線の雷害対策に資する続流遮断型アークホーンの合理的導入方法を提示する。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。

【主な成果】• 雷撃時のシミュレーションに基づき、送電線路への続流遮断型アークホーンの効果的導入方法を検討し、送電線保護リレーとの適切な協調条件を明らかにした［H1 0 0 0 9］。
• テラヘルツ波を用いて、火力発電用ガスタービン翼の遮熱コーティングのトップコート膜
厚（数100μm）
を、非接触、非破壊で±10μmの精度で計測できることを検証した［H10003］。
90

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電力技術研究所

電力技術研究所• 超高強度レーザーを、ガス圧を制御したガスジェットターゲットに照射することで、
 超高強度レーザーを、ガス圧を制御したガスジェットターゲットに照射することで、エエネルギーが揃った準単色電子を発生できた。さらに、この準単色電子から生成するγ線を、配管などの鋼材の透過画像計測へ適用すると、コントラスト比を向上でネルギーが揃った準単色電子を発生できた。さらに、この準単色電子から生成するγ線
きることを明らかにした［H1
0 0 0 4］。
を、配管などの鋼材の透過画像計測へ適用すると、コントラスト比を向上できることを電力応用明らかにした［H10004］。

電力応用
次世代の電力流通および運輸部門を含めた電化シフト支援技術として、電気自動車
次世代の電力流通および運輸部門を含めた電化シフト支援技術として、電気自動車（EV）へ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、電力系統瞬時値解（EV）へ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、
電力系統瞬時値解
析技術（XTAP）、超電導応用技術を開発する。
析技術（XTAP）、超電導応用技術を開発する。
【主な成果】【主な成果】•EVの大量導入時に、一斉充電により配電線の電圧降下が生じる可能性を考慮して、
 EV の大量導入時に、一斉充電により配電線の電圧降下が生じる可能性を考慮して、
EV 充電器自体が電圧補償を行う手法を提案し、その有効性を回路解析により確認し
EV0充電器自体が電圧補償を行う手法を提案し、その有効性を回路解析により確認した［H1
0 0 6］。
た［H10006］。
•EV への非接触給電手法として、伝送距離の拡張が期待できる磁気共鳴方式による双 EV への非接触給電手法として、伝送距離の拡張が期待できる磁気共鳴方式による双方向電力伝送の基礎実験を行い、商用インバータの適用が可能な周波数帯で非接触
方向電力伝送の基礎実験を行い、商用インバータの適用が可能な周波数帯で非接触給給電を実現し得ることを実証した［H1 0 0 1 2］。
電を実現し得ることを実証した［H10012］
。

大電流技術

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
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、交流大電流の計測技術を確立して標準化を図る。
するとともに、交流大電流の計測技術を確立して標準化を図る。
【主な成果】【主な成果】• 雷撃による架空地線の損傷を評価するために実施する直流アーク試験において、架空 雷撃による架空地線の損傷を評価するために実施する直流アーク試験において、架空地線の溶損量をアーク電流値と電流極性を考慮して予測する計算コードを開発した。
地線の溶損量をアーク電流値と電流極性を考慮して予測する計算コードを開発した。

不確かさ [%]

2.0
1.5

波高値測定
波頭長測定
波尾長測定

1.0
0.5
0.0

図1 図
雷インパルス高電圧標準計測システムと測定の不確かさ
1 雷インパルス高電圧標準計測システムと測定の不確かさ
雷インパルス電圧標準計測システムは標準分圧器、測定ケーブル、ディジタルレコーダーなどで構成される。
雷インパルス電圧標準計測システムは標準分圧器、測定ケーブル、ディジタルレコーダーなどで構成される。
数 1 0 0kV の雷インパルス電圧（標準波形は上図に示すように 1.2 μ s の波頭長、5 0 μ s の波尾長を有する）
数 100kV の雷インパルス電圧（標準波形は上図に示すように 1.2μs の波頭長、50μs の波尾長を有する）にに対する測定の不確かさの小ささで世界最高水準である。
対する測定の不確かさの小ささで世界最高水準である。

91 85

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基盤技術課題

エネルギー技術研究所
概 要エネルギー技術研究所は、エネルギー事業ならびに社会への革新的基盤技術の提供によるエネルギーセキュリティの確保を目指すとともに、高効率でクリーンかつ低コストな電力・エネルギー需給システムの創生と循環型社会への貢献を目指している。

課題毎の概要と成果
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、ガスタービンなど高温部品の解析・管理技術の開発、新種液体燃料の燃焼・評価技術の開発などを行う。

【主な成果】• ガスタービンの高効率化につながる翼の冷却性能向上に向けて、初段動翼の内部冷却における伝熱促進リブの構造や配置が膜冷却効率に及ぼす影響を風洞実験により明らかにした。さらに、3 次元数値流体解析により、リブ配置が膜冷却効率を向上させる
メカニズムを解明した［M1 0 0 1 0］。
• 新種液体燃料の中で、動粘度や硫黄含有量が低く、需給に余剰感があることから注目される Light Cycle Oil について、実燃料噴霧試験、大気圧燃焼試験を行い、すす発生抑制などの課題はあるが、ガスタービン燃料として有望であることを示した［M1 0 0 1 1］。

燃料高度利用

火力発電用のエネルギー資源の拡大に向けた、燃料種の拡大、および環境保全性の向上に向けた、燃焼排ガス中微量成分の計測技術の確立を図る。さらに、揮発性有機化合物（VOC）の触媒分解技術の適用先拡大と実用化を進める。

【主な成果】• 微細藻類からの油の抽出剤に液化 DME（ジメチルエーテル）を用いることで、高水分の細藻類から直接油を抽出できることを明らかにした。
• 石炭燃焼排ガス中のガス状セレンの測定に関して、サンプリング配管内面へのセレンの付着損失機構とその回収法を明らかにし、高精度な測定手法を開発した。
• セリア触媒を用いた VOC 分解技術について、メーカと共同で実証試験を行い、脱臭技術としての実用化が可能であることを検証した。

ヒートポンプ・蓄熱

低 GWP（地球温暖化係数）冷媒利用技術などヒートポンプ・蓄熱技術に関し、最新の動向を調査・分析するとともに、電力のニーズに的確に対応する。

【主な成果】• 低 GWP 冷媒を利用した定置用ヒートポンプ（エアコン等）の最新の開発状況を調査した結果、GWP、可燃性、冷房能力（単位体積流量当り）の観点で、全てを満足す
る優れた冷媒は存在しないことがわかった。
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エネルギー技術研究所• 水冷媒を利用した大型冷凍機に関する電力・メーカの共同開発に、技術協力・支援機
関として参画し、その実用化に向けて貢献した。

エネルギー変換

需要側での省エネルギー・省 CO 2 技術の普及拡大と発電側での超高効率化の実現に向けたシステム評価、燃料電池等に関連する革新技術の開発を行う。

【主な成果】• 様々な需要家エネルギー需給システムでの省エネ・省 CO2 の評価が可能な汎用プログラムを開発するとともに、その有用性を確認した［M1 0 0 0 9］。
•AHAT（高湿分空気利用ガスタービン）システムについて、3MW 級検証機運転デー
タならびに発電システム熱効率解析汎用プログラム（EnergyWin）を用い、運転性能
ならびに数百 MW 級中容量機開発のための課題を明らかとした［M1 0 0 0 4］。
• 革新的基盤技術として、溶融塩を用いたバイオガス化ガスのガス精製・タール分解の基本技術を確立し、実用化への見通しを得た［M1 0 0 0 6］。また、中温度域（6 0 0℃程度）で高い導電率を有するプロトン導電性薄膜電解質の開発に成功［M1 0 0 0 7］し、新たな燃料電池の可能性を示した。さらに、固体高分子形燃料電池の寿命を効率的に評価出来る加速試験法の加速効果を定量的に明らかにした［M1 0 0 1 8］。

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、火力発電用高温機器の性能評価や運転最適化を、理論的かつ効率的に実施できるようにするため、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。

【主な成果】• ガスタービン翼面の 3 次元温度分布評価手法の高度化を図るため、2 0 0 9 年度に開発した対流熱伝達モデルに対し、翼面粗さの影響を考慮できるよう改良を行った。
• 混相乱流燃焼場に適用できる乱流燃焼モデルを作成し、LES 法による高精度非定常
数値流体解析手法と組み合わせ、実機に近い燃焼場における計算への有効性を検証した（図 1）。

混相乱流燃焼場の高精度非定常数値解析
図図1 1混相乱流燃焼場の高精度非定常数値解析
詳細化学反応を考慮可能な乱流燃焼モデルを導入した高精度非定常数値解析手法を用い、1/2 スケールモデ
ル燃焼器の数値解析を行い、実験で得られた流れ場や粒子の速度分布との比較から、その有効性を確認した。

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基盤技術課題

材料科学研究所
概 要
材料科学研究所は、原子力・火力発電用構造材料の損傷・劣化機構の解明、寿命評価法・
非破壊検査法の高度化から、二次電池材料、半導体材料、超伝導材料などの機能材料の開発・評価に至るまで、電気事業の材料諸問題に関わる研究を推進している。

課題毎の概要と成果
原子力材料

軽水炉冷却水の水管理／処理および材料腐食に及ぼす環境影響評価に関する分野の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原子力発電プラントの現場支援を行う。

【主な成果】•PWR 炉心の流動状態と水質を模擬した環境下において、放射性腐食生成物の燃料被覆管付着に及ぼす溶存水素濃度の影響を調べた。その結果、7 – 2 5 cm3/kg-H2O の範囲で、腐食生成物の付着量は溶存水素濃度に依存しないことを明らかとした。

火力材料

発電設備におけるエネルギーの有効活用を目指して革新的な熱電変換材料の開発を進めるとともに、微粉炭火力ボイラ蒸発管の還元性硫化腐食挙動を解明し、発電設備の合理的な維持管理に寄与する。

【主な成果】• 環境調和性に優れた熱電変換材料であるシリコンクラスレートにアルカリ金属等の元素を添加することで熱電変換特性を向上できることを第一原理計算、分子動力学法
により明らかにした［Q1 0 0 1 0］［Q1 0 0 1 4］。
• 実機雰囲気における微粉炭火力ボイラ蒸発管材の還元性硫化腐食について、腐食速度を予測する手法を提案した［Q1 0 0 1 8］［Q1 0 0 1 9］。

エネルギー変換・貯蔵材料

新たな電気化学合成プロセスへの挑戦、太陽光発電の最適導入に向けた屋外発電特性評価技術の開発等、新・省エネルギーに関する材料 / 評価技術開発を進める。

【主な成果】• 多様な分子構造をもつ代表的な 1 2 種類のイオン液体について、分子占有体積／排除体積比及び光の屈折率を求め、それぞれ一定の規則性を見出した。イオン液体の
CO2 の選択的溶解や光学応用での分子選択への活用が期待できる［Q1 0 0 3 2］。
• 太陽光発電出力推定のために、日射、太陽電池温度に関わる各評価技術開発を、太陽光発電設備の面的広がりも考慮して進め、特に太陽電池温度が影響しうる出力推定
誤差を最大 1 5％から 2％程度に減少させた（図 1）［Q1 0 0 0 4］［Q1 0 0 3 3］。
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材料科学研究所

材料科学研究所

先進機能材料

先進機能材料
超伝導材料や半導体材料における革新的な機能の創出を目的に、基礎物性制御と結晶
超伝導材料や半導体材料における革新的な機能の創出を目的に、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。
成長技術を駆使して、次世代の電子機能材料を開発する。
［主な成果］•［主な成果］
レアメタル資源問題および加工性の観点で優れる Fe（Se, S）超伝導体薄膜の酸化物
 レアメタル資源問題および加工性の観点で優れる Fe(Se,Te)超伝導の基板上成長技術
基板上成長技術を確立し、これを用いてフッ化物基板上に成長させることで、超伝を確立し、これを用いてフッ化物基板上に成長させることで、超伝導特性が改善する
導特性が改善することを明らかにした［Q1
0 0 2 5］。
ことを明らかにした[Q100XX]。
• イオン液体と有機単結晶を用いて、0.2V 以下の低電圧駆動が可能で、高い増幅率（ア イオン液体と有機単結晶を用いて、0.2V 以下の低電圧駆動が可能で、高い増幅率（アモルファスの 1 0 倍程度）を有する新規の電子系（n 型）有機半導体電界効果トラン
モルファスの 10 倍程度）を有する新規の電子系（n 型）有機半導体電界効果トランジ
ジスタを世界で初めて試作した 1）。
スタを世界で初めて試作した 1)。

PD 制度に関する非破壊検査の高度化

PD 制度に関する非破壊検査の高度化
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試験
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試験（PD 試験）結果の統計分析により、原子力発電所の非破壊検査技術の信頼性向上に資（PD 試験）結果の統計分析により、原子力発電所の非破壊検査技術の信頼性向上に資する。
する。
【主な成果】【主な成果】•PD
試験合格者の測定の誤差（測定値－真とする値）の平均値は1mm、標準偏差 PD
試験合格者の測定の誤差（測定値－真とする値）の平均値は0.3
0.31mm、標準偏差はは1.91.90mm
0mm であった。また、測定精度向上にはフェーズドアレイ技術の習熟が大きくであった。また、測定精度向上にはフェーズドアレイ技術の習熟が大きく寄与していることがわかった。
寄与していることがわかった。

1) S.Ono
Phys.
Lett.Lett.
97 (2010)
その他の文献 1）
al.,Appl.
S.Onoetetal.,
Appl.
Phys.
97（143307.
2010 ）143307.
その他の文献200
180－ ：実測値◆：推定値●：日射強度のみからの計算値

温度影響を補正発電電力 [W]

160
140
120
100
80
60
40
20
0
5:00

7:00

9:00

11:00 13:00 15:00 17:00 19:00
時刻

図 1太陽電池モジュールの発電出力推定のイメージ（左）と夏季における温度補正した太陽電池出力（右）太陽電池モジュールの発電出力推定のイメージ（左）と夏季における温度補正した太陽電池出力（右）図1
太陽電池モジュールの発電電力は日射・電池温度等によって変化する。電池温度を考慮することにより、発電
太陽電池モジュールの発電電力は日射・電池温度等によって変化する。電池温度を考慮することにより、発電電力の推定精度が向上する。
電力の推定精度が向上する。

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主要な新規研究設備

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主要な新規研究設備
主要な新規研究設備

高拘束条件下き裂進展特性評価設備
高拘束条件下き裂進展特性評価設備【設置目的】【設置目的】
原子力発電プラントでは、炉内構造物や配管において応力腐食割れ（SCC）を経験してきた。SCC
原子力発電プラントでは、炉内構造物や配管において応力腐食割れ（SCC）を経験してきた。SCCへの対処の一つとして、日本機械学会維持規格の適用により欠陥を許容する管理方法がある。維持規格
では、対象材料と使用環境の組み合わせ毎に与えられるき裂進展速度と応力拡大係数（き裂先端の応力への対処の一つとして、日本機械学会維持規格の適用により欠陥を許容する管理方法がある。維持
集中度合い）の関係を評価に用いる。高い応力拡大係数条件下でき裂進展速度を精度よく取得するため
規格では、対象材料と使用環境の組み合わせ毎に与えられるき裂進展速度と応力拡大係数（き裂先には、厚肉の実機構造物中のき裂先端と同等の応力条件（高拘束）を試験片中で再現する必要があり、端の応力集中度合い）の関係を評価に用いる。高い応力拡大係数条件下でき裂進展速度を精度よく大型試験片が必要となる。本設備は、BWR
および PWR 模擬環境中において高拘束条件下でき裂進展速取得するためには、厚肉の実機構造物中のき裂先端と同等の応力条件（高拘束）を試験片中で再現度を取得可能とするものである。
する必要があり、大型試験片が必要となる。本設備は、BWR および PWR 模擬環境中において高拘束条【概要・特徴】
件下でき裂進展速度を取得可能とするものである。
本設備は 3 インチ（75㎜）厚さのコンパクトテンション試験片を用いて、軽水炉の冷却水環境を模擬【概要・特徴】
した高温高圧水中においてき裂進展速度を計測することが可能である。この試験片は、き裂進展試験で本設備は 3 インチ（75 ㎜）厚さのコンパクトテンション試験片を用いて、軽水炉の冷却水環境を標準的に用いられる試験片寸法の３倍である。本設備は、高温高圧水中に試験片を浸漬する試験槽（オー
模擬した高温高圧水中においてき裂進展速度を計測することが可能である。この試験片は、き裂進展
トクレーブ）、試験片に荷重を負荷する油圧試験機、高温高圧水循環装置および高精度のき裂長さ計測装試験で標準的に用いられる試験片寸法の３倍である。
本設備は、高温高圧水中に試験片を浸漬する試
置等より構成される。
験槽（オートクレーブ）、試験片に荷重を負荷する油圧試験機、高温高圧水循環装置および高精度の【主な仕様】
き裂長さ計測装置等より構成される。
最高使用温度
3 6 0℃【主な仕様】
最高使用圧力
2 0 MPa
最高使用温度 360℃
主系統流量
常用 2 4 0 L/h 最大 3 0 0 L/h
最高使用圧力 20MPa
試験槽内循環流量 3 0 L/min
主系統流量
常用 240L/h 最大 300L/h
負荷機構
油圧アクチュエータ（最大 2 5 0 kN）
試験槽内循環流量 30L/min
最大応力拡大係数 約 8 0 MPa・m 0 . 5
負荷機構
油圧アクチュエータ（最大 250kN）
水質計測（貯水槽、試験槽出口側）
溶存酸素、溶存水素、電導度、pH
最大応力拡大係数 約 80MPa・m 0.5【設置場所・時期】
水質計測（貯水槽、試験槽出口側） 溶存酸素、溶存水素、電導度、pH
横須賀地区・2 0 1 0 年 9 月【設置場所・時期】
横須賀地区・2010 年 9 月

写真 1 設備全体
写真 1 設備全体
中央が試験槽で、下側が油圧
中央が試験槽で、下側が式の荷重負荷機構となってい
油圧式の荷重負荷機構とる。
なっている。

写真 2 試験槽内部
写真 2 試験槽内部
中央の治具に試験片が装着さ中央の治具に試験片が装着れている。
されている。

写真 3 試験片写真 3 試験片上が 3 インチ厚さの大型試験
上が 3 インチ厚さの大型試片で、下が標準的な 1 インチ
験片で、下が標準的な 1 イ
厚さの試験片である。
ンチ厚さの試験片である。

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大容量電力短絡試験設備－投入開閉器の更新、発電機相分離母線の更新【設置目的】
主要な新規研究設備
大容量電力短絡試験設備は電気事業からの要請による電力流通設備の短絡試験研究や所内研究の推進に確実に対応するため、適切な維持・更新を図る必要がある。1963 年に設置後、未更新で劣化の著しい、発電機監視制御盤、投入開閉器、発電機相分離母線および屋外断路器等を中心に2008 年
大容量電力短絡試験設備－投入開閉器の更新、発電機相分離母線の更新
度から順次更新してきた。
2008 年度には「発電機システムの更新・増強」として発電機監視制御盤の更新などを実施した。
また、2009 年度は「保護遮断器の更新」として電流遮断限界に達した保護遮断器を更新し、2010 年【設置目的】
度は、「投入開閉器の更新」、「発電機相分離母線の更新」を実施した。
大容量電力短絡試験設備は電気事業からの要請による電力流通設備の短絡試験研究や所内研究の推進に確実に対応するため、適切な維持・更新を図る必要がある。1963 年に設置後、未更新で劣化の著しい、【概要・特徴】
発電機監視制御盤、投入開閉器、発電機相分離母線および屋外断路器等を中心に 2008 年度から順次更新してきた。
短絡電流を通電開始するための投入開閉器、短絡発電機から変圧器まで大電流を通電するための発
2008
年度には「発電機システムの更新・増強」として発電機監視制御盤の更新などを実施した。また、電機相分離母線を更新した。
2009 年度は「保護遮断器の更新」として電流遮断限界に達した保護遮断器を更新し、2010 年度は、
「投入開閉器の更新」、「発電機相分離母線の更新」を実施した。

【主な仕様】【概要・特徴】（1）投入開閉器
短絡電流を通電開始するための投入開閉器、短絡発電機から変圧器まで大電流を通電するための発電 定格
機相分離母線を更新した。
－・定格電圧：15.75kV ・定格周波数：50Hz/60Hz【主な仕様】－・定格投入電流（波高値）：425kA（1）投入開閉器
・定格－・定格短時間耐電流：150kA (1 秒) ・定格閉極時間：20ms±0.2ms－・定格電圧：15.75kV・定格周波数：50Hz/60Hz（2）発電機相分離母線－・定格投入電流（波高値）：425kA 定格－・定格短時間耐電流：150kA（1 秒） ・定格閉極時間：20ms ± 0.2ms－・定格電圧：24kV ・定格周波数：50Hz/60Hz（2）発電機相分離母線－・定格雷インパルス耐電圧：125kV ・定格商用周波耐電圧：50kV・定格－・定格短時間耐電流：実効値
150kA(2 秒)、波高値 400kA－・定格電圧：24kV・定格周波数：50Hz/60Hz
 構造：－・定格雷インパルス耐電圧：125kV ・定格商用周波耐電圧：50kV－・定格短時間耐電流：実効値 150kA（2 秒）、波高値 400kA－・導体は接地された金属筐体内に設置
・構造：－・絶縁ガス：空気 ・冷却方式：自然冷却－・導体は接地された金属筐体内に設置－・絶縁ガス：空気 ・冷却方式：自然冷却【設置場所・時期】【設置場所・時期】
横須賀地区・2010
年年9月
横須賀地区・20109月

母線（1 相分）

写真 1
1 投入開閉器（3投入開閉器（3 相分）の外観
相分）の外観写真

写真22 発電機相分離母線の外観
発電機相分離母線の外観
写真

100

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主要な新規研究設備
主要な新規研究設備

電力系統シミュレータの設備更新・増強（第 2 期）
電力系統シミュレータの設備更新・増強（第 2 期）
【設置目的】
太陽光発電（PV）大量導入時の系統事故が電力系統の安定性（系統安定度、周波数、電圧安定性な【設置目的】ど）に与える影響について実験的に明らかとし、PV のシミュレーションモデルを開発するために、電太陽光発電（PV）大量導入時の系統事故が電力系統の安定性（系統安定度、周波数、電圧安定性など）
力系統シミュレータの設備増強を行った。これにより、PV 導入の影響評価とともに、PV 大量導入にに与える影響について実験的に明らかとし、PV のシミュレーションモデルを開発するために、電力系向けた対策技術を開発する。
統シミュレータの設備増強を行った。これにより、PV 導入の影響評価とともに、PV 大量導入に向けた【概要・特徴】
対策技術を開発する。
電力系統のミニチュアモデルである既設の電力系統シミュレータにおいて、PV や風力発電等の分【概要・特徴】
散形電源が負荷供給系統に大量導入された場合の影響を評価するための各種機器を導入した。
電力系統のミニチュアモデルである既設の電力系統シミュレータにおいて、PV や風力発電等の分散【主な仕様】
形電源が地域供給系統に大量導入された場合の影響を評価するための各種機器を導入した。
(1) PV 用パワーコンディショナー（改造版）（4.5kW×3 相×8 セット（合計 24 台））【主な仕様】⑴ 電圧低下による脱落特性の変更、外部信号による有効・無効電力出力の制御、単独運転検出機能のPV 用パワーコンディショナー（改造版）（4.5kW × 3 相× 8 セット（合計 24 台））
ON/OFF機能などを可能とした改造版
電圧低下による脱落特性の変更、外部信号による有効・無効電力出力の制御、単独運転検出機能の機能などを可能とした改造版(2) ON/OFF
インバーター形電源、負荷、蓄電池汎用模擬装置（±20kW（3相）×10 台）⑵20kW（3 相）×(3) インバーター形電源、負荷、蓄電池汎用模擬装置（±
上記(1)および(2)を外部から制御するための制御装置（DSP×16
台） 10 台）
⑶
上記
（1）
および
（2）
を外部から制御するための制御装置（DSP×16台）(4) 太陽電池アレイ模擬電源装置（11kW×3 相×11 セット（合計 33 台））⑷ 太陽電池アレイの電流－電圧特性を模擬する電源装置
太陽電池アレイ模擬電源装置（11kW × 3 相× 11 セット（合計 33 台））
太陽電池アレイの電流－電圧特性を模擬する電源装置(5) 66kV 送電線模擬装置（40km×6 組）⑸ 66kV 送電線模擬装置（40km × 6 組）
(6) 分散形電源模擬装置（14kVA×2 台、回転形）および制御装置⑹ 分散形電源模擬装置（14kVA × 2 台、回転形）および制御装置(7) 風力発電機模擬装置（25kW×1 台、回転形）および制御装置⑺ 風力発電機模擬装置（25kW × 1 台、回転形）および制御装置
電圧低下による脱落特性を変更可能な超同期セルビウス方式の風力発電機模擬装置
電圧低下による脱落特性を変更可能な超同期セルビウス方式の風力発電機模擬装置(8)
負荷模擬装置（抵抗負荷50kW
50kW×3
回転機負荷模擬装置）⑻ 負荷模擬装置（抵抗負荷× 3台、30kW
台、30kW
回転機負荷模擬装置）(9) 変圧器模擬装置（1650/220V、負荷時タップ切換可能、60kVA
変圧器模擬装置（1650/220V、負荷時タップ切換可能、60kVA×3×台）⑼
3 台）(10)等価的な隣接系統模擬装置（±
等価的な隣接系統模擬装置（±200kW）⑽
200kW）⑾
通信設備模擬装置（一式）(11) 通信設備模擬装置（一式）⑿(12)計測装置（1計測装置（1式、512ch）
式、512ch）⒀
各模擬装置を接続するための装置(13) 各模擬装置を接続するための装置
計測入力盤、接続盤、断路器盤、遮断器用監視操作盤、66kV 送電線路監視盤など
計測入力盤、接続盤、断路器盤、遮断器用監視操作盤、66kV
送電線路監視盤など【設置場所・時期】【設置場所・時期】
狛江地区・2010 年 10 月
狛江地区・2010 年 10 月

写真 1 PV 用パワーコンディショナー（改造版）
写真 1 PV 用パワーコンディショナー（改造版）

写真 2 66kV 送電線模擬装置
写真 2 66kV 送電線模擬装置

100

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活動実績

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4．活動実績
当研究所の 2 0 1 0 年度における活動実績を以下に示す。
4.1 人的資源
2 0 1 1 年 3 月 3 1 日現在、要員は 8 3 5 名で、このうち、研究系が 7 3 5 名、事務系が 1 0 0名である。研究員の分野別内訳は図 1 の通りで、幅広い分野にわたって構成されている。
また、当研究所の役職員の博士号取得者は、3 6 6 名で、内、7 7％が工学系、1 0％が理学
系である。
機械
13 %

土木・建築
12％

事務
12 %

化学
10%

電気
16 %

研究
88 %

生物
9%
原子力工学
7%

研究支援・管理15%

環境科学 6%
社会 情報・通信
6%
・経済
6%

図1

要員分野別内訳（2 0 1 1 年 3 月 3 1 日現在）

4.2 研究報告書
合計 5 6 2 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 0 5 件、電力会社や国からの受託報告が 1 5 7 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付表（1）に掲載した。これら研究報告等の本文およびリーフレッ
ト＊ 1 は当研究所のウェブサイトよりダウンロードできる。
＊ 1：本文とリーフレットの公開時期は異なる場合がある。
4.3 論文発表
合計 1 , 6 0 5 件の研究論文を学会誌、学術誌、学会大会等にて発表した。うち、査読付
き論文は 4 4 4 件である。研究論文全体の分野毎の内訳を図 3 に示す。論文の件名は当研究所ウェブサイトの ｢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。
先端的
基礎研究
6％
社会・経済
電力施設
10％
建設・保全
環境
9％
8％
情報・通信
需要家
7％
エネルギー
サービス
新エネルギー
6％3％
化石燃料発電
9％

電力流通
17％

先端的
基礎研究
13%

環境
14％

電力施設
建設・保全
12％

需要家
エネルギー
サービス
7％

情報・通信
3％
新エネルギー2％
化石燃料発電
7％

電力流通
10％
原子力発電
21％

原子力発電
25％

図2

その他
1％ 社会・経済10％

報告書分野別内訳

図3

論文分野別内訳

102

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4.4 研究協力・交流
4.4.1 共同研究
総計 1 8 0 件の共同研究を実施した。共同研究先の内訳は図 4 に示すように大学が 3 4 %、国等の研究所が 2 2 % などとなっている。
電力等
8％
大学
34％

メーカ
14％

海外
22％
国研・団体
22％

図4

共同研究先分類

4.4.2 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。

EJCC

EURATOMBAM

SGEPRI

IAEA

CEPRI

NAGRA
CEA

KEPRI

SJTU

KPX
TPC
IE

SIIT

EPRI

KSGI

SwRI

KERI

NuSTA

PT PLN
CSIRO
ESKOM
UQ

図5

研究協力協定を締結している主な機関

欧州高速炉研究開発運営委員会（EJCC）と欧州原子力共同体（EURATOM）は、欧州地区に位置する。
図 5.研究協力協定を結んでいる主な機関
欧州高速炉研究開発運営委員会（EJCC）と欧州原子力共同体（EURATOM）は、欧州地区に位置する。

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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
欧州高速炉研究開発運営委員会（EJCC）
欧州原子力共同体（EURATOM：EU）
スイス放射性廃棄物管理組合（NAGRA）◆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）
中国国網電力科学研究院（SGEPRI）
上海交通大学（SJTU：中国）
ベトナムエネルギー研究所（IE）
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）
フランス原子力庁（CEA）
ドイツ連邦材料研究所（BAM）
国際原子力機関（IAEA）
クイーンズランド大学（UQ：豪州）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）
韓国電力研究院（KEPRI）
ボゴール農科大学（SBRC：インドネシア）◆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）
ニューメキシコ工科大学
米国電力研究所（EPRI）
米国原子力規制委員会（USNRC）
アイダホ国立研究所（INL）
ローレンス・バークレー国立研究所（LBNL）
米国大気研究センター（NCAR）
ニューブランズウィック大学（UNB：カナダ）
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）
アーヘン工科大学（RWTH：ドイツ）
フランス電力公社（EDF）
超ウラン元素研究所（ITU：ドイツ）
スウェーデン核燃料廃棄物管理会社（SKB）
カールスルーエ研究所（FZK/INE：ドイツ）
Studsvik Nuclear（スウェーデン）ドイツ原子力サービス（GNS）
フォン・カルマン流体力学研究所（ベルギー） ドイツ連邦材料研究所（BAM）
スイス放射性廃棄物管理共同組合（NAGRA） Forschungszentrum Dresden - Rossendorf（FZD：ドイツ）
VaasaETT（フィンランド）
ドイツ連邦経済技術省（BMWi）
ポシバ社（POSIVA：フィンランド）
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（GD）
ゼロジェン（ZeroGen Pty Ltd）
◆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
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）
国際短絡試験連絡機構（STL）
東アジア・西太平洋電力協会（AESIEAP）

世界原子力協会（WNA）
電力研究国際協力機構（IERE）
EMTP DCG 委員会

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4.5 研究発表会等
以下の発表会および見学会を開催した。
●電力中央研究所フォーラム 2 0 1 0「低炭素社会の実現に向けた技術開発」
2 0 1 0 年 1 0 月 2 6 日～ 2 7 日

東京（東京ビッグサイト会議棟）●エネルギー・環境セミナー、外部依頼講演など
2010年 4月22日

佐賀市

ルネッサンスホテル 創世2010年 7月28日

大阪市

中之島センタービル

2011年 1月15日

さいたま市

With You さいたま●研究所公開・赤城試験センター
2010年 5 月23日
・狛江地区
2010年10月 2 日
・我孫子地区
2010年10月 2 日
・横須賀地区
2010年10月16日
4.6 産業財産権
特許登録は 1 2 0 件、出願は計 1 3 3 件であった。登録した産業財産権のうち主要な特許登録を巻末の付表（2）に示す。特許・ノウハウの新規の実施許諾件数＊ 2 は 1 5 件であった。
4.7 ソフトウェア
当研究所では著作権管理のためのソフトウェア登録制度を設けている。また、これらのソフトウェアについては電気事業者やその他の営利企業、大学などの要請に応じて使用許諾を実施している。新規の登録と使用許諾は、それぞれ 8 5 件および 3 8 5 件（1 , 0 2 5本）であった。
4.8 その他
当研究所あるいは当研究所の役職員が執筆・編集した主要な出版物は 9 件、当研究所役職員が受けた主要な外部表彰は 4 5 件（延べ 6 7 名）で、それぞれ付表（3）および（4）に示す。また、当研究所の公刊物等の一覧を付表（5）に示す。
当研究所では、一般からも検索できる情報サービスとして、「電中研 World Wide Web
インフォメーションサービス（http://criepi.denken.or.jp/）」を平成 7 年度より本格運用している。本サイトでは、公開している研究報告の要旨や本文、ならびに「電中研ニュース」
等の広報情報を提供している。
＊ ２：許諾した知的財産権・ノウハウ数に基づく件数

105

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付表

付表（1） 研究報告等■ 1．社会・経済分野
報告書番号

種

別

Y10001

研究報告

Y10002

報告書名

主報告者

給湯器の保有実態と住宅市場セグメントによる違いの考察

元

アンナ

CRIEPI REPORTEuropean Energy Consumer Attitudes and Company Strategies towards the
Low Carbon Society

蟻生

俊夫

Y10003

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：電力会社を対
象として

山﨑

寛享

Y10004

調査報告

企業価値評価における無形資産の重要性とわが国の現状

後藤久典

Y10005

調査報告

米国における家庭用デマンドレスポンス・プログラムの現状と展望 －パイロットプログ
ラムの評価と本格導入における課題－服部徹

Y10006

研究報告

チーム評価に関する研究（その 6）－技能熟達度、リーダーシップ、チームワーク行動の
関連性－

三沢

良

Y10007CRIEPI REPORT

Compilation of Interregional Energy SAM of Japan for Environmental Tax
Policy Evaluation

B． Pongsun

Y10008

調査報告

天然ガス需給動向と電気事業者の燃料調達・上流進出戦略 －欧米の電気事業者のケース
スタディー－

筒井美樹

Y10009

研究報告

世界の CO2 排出大幅削減に向けた高効率電化技術の役割   － 積上げ式世界エネルギー・
システム・モデルの改良と試算－杉山昌広

Y10011

研究報告

家庭用給湯分野における温室効果ガス削減の可能性

元アンナ

Y10012

研究報告

個人の危険感受性測定可能性の検討（その 3）−「危険感受性測定手法」の開発−

廣瀬文子

Y10013

研究報告

新築戸建住宅の断熱性能を向上させる要因  −住宅供給従事者の認識に関するアンケート調査−

藤澤 美恵子Y10014

研究報告

ポーター仮説のレビューとわが国産業における実証分析後藤美香

Y10015

研究報告

地域性を考慮した日本のエネルギー需給分析モデル（J-REM）の開発

永田豊

Y10016

研究報告

日本のエネルギー需要の価格弾力性の推計 －非対称性と需要トレンドの影響を考慮して－

星野優子

Y10017

研究報告

個人の危険感受性規定要因の解明 －背後要因に対する知識の幅広さが問題行動の発見に与える影響－

武田

大介

Y10018

調査報告

核セキュリティに関連する国際情勢の動向分析 － INFCIRC/225/Rev.5 への改定を中心に－

稲村

智昌

Y10020

研究報告

業務・産業需要におけるデマンドレスポンスのポテンシャル評価 −関東圏の事業所アン
ケート調査に基づく集計・分析−

山口

順之

Y10021

研究報告

デマンドレスポンスプログラムの導入がわが国の発電コストに与える影響

高山正俊

Y10022

研究報告

販売データを用いた省エネ家電の機器選択モデルの検討 － 2008-09 年度冷蔵庫市場の
場合－

高橋

雅仁

Y10023

研究報告

東京都排出量取引制度の実効性について －欧米の経験を通じた考察－

若林

雅代

Y10025

研究報告

業務部門における省エネルギー対策の費用対効果と阻害要因

西尾 健一郎Y10026

研究報告

業務部門における省エネルギー対策の取り組みレベルと促進要因

西尾 健一郎Y10027

研究報告

地球温暖化対策としての情報提供的な規制手法の有効性 －東京都温暖化対策計画書制度の事例分析－

木村

宰

Y10028

研究報告

地方自治体における低炭素政策の実効性と波及性 －地球温暖化対策事業所計画書制度を対象として－

馬場健司

Y10029

調査報告

米国の省エネルギープログラムの運営普及方策に関する調査 −カリフォルニアの事例を中心に－

後藤美香

Y10030CRIEPI REPORT

Spatial CGE Model for Analyzing Impact of Carbon Tax Imposition on Regional
Economies of Japan

B． Pongsun

Y10031

調査報告

燃料・卸電力・排出権の市場価格変動リスクの計測 －原油価格高騰時の市場リスク－

遠藤

Y10032

調査報告

ドイツの送配電事業におけるインセンティブ規制の課題 －低炭素社会に向けた設備投資への影響を中心に－

三枝 まどかY10033

調査報告「オールジャパン」による原子力国際展開の課題

田邉朋行

Y10034

研究報告

低炭素エネルギーに対する消費者選好と要因分析

後藤

久典

研究報告

専門家と一般市民の情報探索の差異の検討 −立地問題を題材とした情報モニタリング法
を用いて−大久保 重孝Y10036

調査報告

サービス部門の省エネルギー対策の現状と成功事例 －パチンコホール業界を事例として－

姫井浩明

Y10037

研究報告

わが国の IT 化が産業の構造変化や生産性向上に与える影響

浜潟

純大

Y10035

操＊近日刊行分を含む

106

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付表
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

Y10038

調査報告

中国における環境配慮型都市政策 －政策形成・執行過程における中央政府と地方政府の関係を中心に－金

振Y10039

調査報告

文献調査に基づく REDD（森林減少・劣化からの温室効果ガス排出削減）クレジット化の有効性の検討上野貴弘

Y10040

研究報告

オフィスにおけるデマンドレスポンス制御試験Ⅱ：居室内快適性とワーカーの制御キャン
セル率の分析

高橋雅仁■ 2．環境分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

N10051

調査報告

雄勝高温岩体への二酸化炭素注入による鉱物化固定に関する原位置実験（その 2）－方解石結晶成長試験と透水試験の適用と改良の検討－

伊藤

久敏

V02

総合報告

環境アセスメントにおける生態系の定量的な影響予測手法 −基本的な考え方とケースス
タディ−

松木

吏弓

V10001

研究報告

集合住宅周辺の気流・熱拡散場を対象とした数値シミュレーション

道岡

武信

V10004

調査報告

付着生物防除における薬剤の効果に関する文献調査古田

岳志

V10005

研究報告

環境対策技術への適用を目指した複合微生物系の利用（その 4）－セレン酸還元細菌を利用した排水処理装置の開発－

庄司仁

V10006

研究報告

中間周波磁界の生物影響評価 －60 kHz 磁界のラット受胎能及び初期胚の発生に関する
生殖発生毒性評価－

西村泉

V10007

研究報告

バイオ燃料生産に向けたジャトロファプランテーションの成立性評価 −ジャトロファ油
脂生産のエネルギー収支分析−

土屋陽子

V10011

調査報告

CCS-Ready の技術的・政策的な含意

下田昭郎

V10012

調査報告

CCS の普及障壁に係る不確実性の事例調査

下田昭郎

V10013

研究報告

統合評価モデルにおける気候計算法の改良 －非線形炭素循環過程を含む簡易気候モデルの実装－

筒井純一

V10014

研究報告

台風に起因する暴風雨に関する地球温暖化影響の評価

筒井純一

V10016

研究報告

実在都市キャニオンにおける流れ場に関する風洞実験

香月壮亮

V10017

研究報告

多層シリカゲルカラムクロマトグラフィーと電子捕獲型検出器付きキャピラリカラムガス
クロマトグラフィーによる絶縁油中 PCB の迅速な機器分析大村直也

V10020

研究報告

ゲル浸透クロマトグラフィーと電子捕獲型検出器付きガスクロマトグラフィーによる絶縁
油中 PCB の簡易機器分析（その 2）－ PCB 濃度換算法の提案と定量誤差の検証－

齋藤仁宏V10021

調査報告

森林流域からの土壌流出に関する文献調査とモデル化への課題の抽出池田英史

V10023

研究報告

気候変動緩和策としての低炭素発電技術および適応策に対する人々の意識と受容性

窪田 ひろみV10024

研究報告

無線認識技術を用いた小型魚自動検知システムの開発

山本亮介

V10025

調査報告

木質バイオマスのエネルギー利用における貯蔵・輸送行程での温室効果ガス排出量の再評価

吉原利一

V10026

研究報告

自己組織化マップを用いた日本域の夏季における異常気象パターンの抽出

大庭

雅道

V10027

研究報告

次世代 PCB バイオセンサーの開発（その 1）−マイクロ流体デバイスを用いた絶縁油中
PCB 分析の前処理法−

青田

新V10029

調査報告

下水汚泥炭化物・鶏糞炭化物のリン回収技術に関する文献調査およびリン抽出試験調査

安池

慎治

V10034

研究報告

バイオ燃料用作物の育種・生産（その 3）－ジャトロファ農業特性の系統間変異とその相互関係－

橋田 慎之介■ 3．需要家エネルギーサービス分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

H10006

研究報告

充電器からの無効電力注入による電気自動車夜間一斉充電時の配電線電圧低下補償手法

野田琢

H10007

研究報告

双方向非接触給電システムの提案と基本性能の実証

名雪琢弥

H10012

研究報告

磁気共鳴方式によるインバータを用いた双方向非接触給電回路の提案

名雪琢弥

L10011

研究報告

充電インフラ検討用次世代自動車交通シミュレータの開発 －電気自動車用急速充電ス
テーションの適正配置機能－

日渡良爾

M10009

研究報告

需要家サイドエネルギー需給解析汎用プログラムの開発

高橋徹

N10022

研究報告

調理器近傍における熱流動現象の解明（その 3）－浮力上昇流の空間発達に及ぼす調理鍋
の影響－

須藤

仁

N10030

研究報告

調理器近傍における熱流動現象の解明（その 4）−模擬加熱調理器実験における水平局所
加熱平面上部での対流伝熱機構の同定−

服部康男＊近日刊行分を含む

107

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付表
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

Q10017

研究報告

全固体型リチウムイオン電池の開発（Ⅵ）－炭素系負極における電極内架橋の検討－

田渕雅人

Q10026

研究報告

リチウムイオン電池劣化解析手法の開発（I）－正・負極電位解析による電池容量低下要
因の解析－

小林

剛

Q10029研究報告

全固体型リチウムイオン電池の開発（V）－長期充放電サイクル可能な電極材料設計－

小林剛

Q10030

研究報告

リチウムイオン電池劣化解析手法の開発（II）−断熱型ホルダーを用いた電池温度解析による容量低下要因の検証−小林陽

Q10037

研究報告

ヒートポンプ式給湯機組合せ蓄電システムの運転特性

三田裕一

R10002

調査報告

ASHRAE における業務用厨房の換気量設計基準の変遷

宇野朋子

R10009

研究報告

家庭用エアコンの熱源特性モデルの開発 −その 2：暖房時モデル−

上野剛

R10013

研究報告

オフィスビルを対象とした省エネルギー方策選択支援ツールの開発

上野剛

R10031

研究報告

時空間データを用いた通過者の自動検出方式の開発

中島

慶人

R10036

研究報告

業務用電化厨房の温熱環境設計ツールの開発 −実測対比による CADIEE の計算精度の検証−

宮永俊之

V10015

研究報告

業務用厨房の排気フードにおけるオイルミスト捕集効率評価方法の開発

田中伸幸

V10022

研究報告

省エネルギー植物生産技術の開発（3）－養液栽培に用いられる培養液の栽培品目ごとの
適正濃度－

後藤

文之

V10032

研究報告

育苗段階における青色 LED 照射がサニーレタス苗の品質と定植後の生育に及ぼす影響

庄子

和博■ 4．電力流通分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

H10001

研究報告

雷による低圧電子式電力量計の故障要因とその対策 −電磁障害の防止法に関する−検討−古河

征二

H10002

研究報告

雷ハザード・リスク評価プログラムの開発 －送電設備に対するハザードマップと瞬低リ
スクマップの作成－

新藤孝敏

H10005

研究報告

雷インパルス高電圧標準計測システムの構築（その 2）－波頭長および波尾長測定の不確
かさ－

宮嵜

悟

H10008

研究報告

配電－通信－需要家系統の耐雷設計の検討（その 1）−通信線が架線された高圧配電線に発生する雷過電圧の解析的検討－石本

和之

H10009研究報告

続流遮断型アークホーンと送電線保護リレーの協調

大高聡也

H10010研究報告

電磁界の人体防護に関する新 ICNIRP ガイドラインにおける体内誘導量評価指標の数値計算

山崎健一

H10011

研究報告

低圧制御回路の雷サージ特性－その 4 －雷サージ電圧主回路侵入時の誘導サージ電圧特
性－

立松

明芳

H10013

研究報告

電力用 CV ケーブルにおける人工水トリ−劣化手法の提案

栗原隆史

H10015

研究報告

経年 CV ケーブルの微小水トリー劣化検出 −部分放電信号識別手法の開発－

倉石隆志

Q10009

研究報告

SiC/ 絶縁膜界面制御技術の開発

長野正裕

R10001

研究報告

太陽光発電出力予測を用いた需要地系統の翌日運用計画法 －需給一体化制御による余剰電力活用効果－八太

啓行

R10003

研究報告

過渡直流分減衰電流の簡易計算法 －ブランチ合成インピーダンス法－

田中

和幸

R10005

研究報告

太陽光発電大量導入時における所要周波数調整力の評価 −所要周波数調整力の代数的評
価手法の拡張－倉本

学

R10007

研究報告

保護リレー整定・協調支援システムの開発 −協調対象範囲を考慮した協調判定論理の開発−

亀田秀之

R10008

研究報告

SN 転移型超電導限流器のループ配電系統への導入方法

亀田秀之

R10010研究報告

瞬時電圧低下が太陽光発電を含む系統へ与える影響 －太陽光発電 FRT 要件が負荷供給系
統の電圧面に及ぼす影響のシミュレーション解析－山下光司

R10014

研究報告

直流電源が不要な複数電圧カスケード変換器による 6.6 kV トランスレス STATCOM

佐野 憲一朗R10017

研究報告

需要家の分散形電源の運転状態推定 −その 1：需要家入口から推定する手法−

中野幸夫

R10018

研究報告

蓄電池の負荷周波数制御（LFC）への活用に関する研究 －既存電源と協調した制御方式と LFC 運転時のロス低減方式の提案－

天野博之

R10022

研究報告

Y 結線モジュラーマルチレベル変換器における系統電圧不平衡補償方式

菊間俊明

R10024

研究報告

瞬時電圧低下がインバータ負荷を含む電力系統に与える影響 －負荷機器のインバータ化がもたらす電圧上昇現象と電圧回復遅延現象の変化－

山下

光司

R10025

研究報告

電力系統瞬時値解析のための固定子における磁気飽和を考慮した同期機モデルの開発

坂本

織江

R10026

研究報告

需要家コンデンサ制御を考慮した需要地系統の運用方式の開発 −需要家制御の系統電圧適正化への効果−上村敏＊近日刊行分を含む

108

04-活動.indd 108

11/06/13 15:34

付表
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

R10027

研究報告

配電線電圧計測における不良データ検出手法の開発

岡田

有功

R10028研究報告

配電系統用三相不平衡潮流計算プログラムと負荷分布推定手法の開発

上村

敏

R10034

研究報告

蓄電池を用いた太陽光発電の出力変動抑制制御手法の開発 －変化速度制限を用いた出力変動抑制制御手法の提案－

宮崎裕一

R10037

研究報告

次数間高調波分散注入による単独運転検出方式の評価 −新型能動方式に与える影響と整
数次高調波が同期制御に与える影響−小林広武

R10039研究報告

分散形電源の単独運転検出方式の不感帯回避手法の開発 －配電線潮流が不感帯に滞在する可能性の評価とその回避法の提案－

岡田

有功

R10040

研究報告

配電系統電圧調整機器の適用性評価 －太陽光発電大量導入時における電圧制御機能と適
用可能性－

岡田

有功

R10041

研究報告

需要家機器との連携制御を用いた太陽光発電逆潮流制御方式 −ヒートポンプ式給湯機翌日運転計画手法の実証試験と改良−

浅利真宏

R10042

研究報告

需要家の分散形電源の運転状態推定－その 2：配電線から推定する手法－

浅利真宏■ 5．原子力発電分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

H10014

研究報告

熱・放射線ストレスによる XLPE 絶縁体の機械特性の劣化 －酸化防止剤濃度の影響－

金神雅樹

L10001

研究報告

PSA 入力用共通原因故障国内データ分析と信頼性パラメータの推定（機械品編）

真田高宥

L10002

研究報告

バンドル流路内の多次元二相流計測センサの開発

新井崇洋

L10003

研究報告

ワイヤメッシュセンサの流れ場への影響と適用範囲の評価

金井大造

L10004

調査報告

放射線リスク評価での集積線量の考え方における組織幹細胞ターンオーバー概念の適用可能性

大塚

健介

L10005

研究報告

自然循環 BWR 安定性に関する最適評価コード TRACE の適用性

古谷正裕

L10006

研究報告

大口径円筒管内二相流の三次元相速度分布計測手法の開発

金井大造

L10007

調査報告

放射線リスク評価における論点の整理

岩崎利泰

L10008

研究報告

低レベル放射性廃棄物中の放射能分布評価技術の開発（その 3）－バックグラウンド補正
不確かさを含む測定精度と廃棄体製作工程への影響評価－

佐々木 道也

L10009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 1）－蒸気の湿り度が音響共鳴現象に及ぼす影響－内山雄太

L10010

研究報告

マイナーアクチニドを含有する高速炉用金属燃料の照射試験 －10at.% 燃焼度まで照射した燃料ピンの非破壊検査と照射挙動評価−

太田宏一

L10012

研究報告

リスク論的考え方に基づく放射性廃棄物処分の不確実性定量化手法 －専門家意見聴取プ
ロセスの改良による評価確度向上の検討－

杉山大輔

L10013

研究報告

共通原因故障パラメータ推定のための事例分類判断基準 －PSA のための共通原因故障パ
ラメータ検討 WG（その 1）－

桐本

順広

L10014

研究報告

個別故障率ベイズ算出システム（BUDDA）の開発

桐本

順広

L10015

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 1
ローブを用いた未照射ジルカロイ−2 中の元素分布測定－

園田健

L10016

研究報告

使用済燃料輸送キャスク内の収納体数増加手法の検討 −（2）BWR 燃料に関する核的シ
ミュレーション−名内泰志

L10017

研究報告

米国アイダホ研の乾式貯蔵使用済燃料の長期健全性評価 −金属キャスクのカバーガス分
析評価−

笹原

昭博

N10001

研究報告

地下水年代測定評価技術の開発（その 12）－東濃地域における 4He と 14C 地下水年代測定の適用性検討－

長谷川 琢磨N10002

研究報告

堆積軟岩における大規模空洞の掘削時挙動・長期挙動の解析的検討

澤田昌孝

N10003

研究報告

固定屋根を有する円筒タンクのスロッシング波頭衝撃圧評価

豊田幸宏

N10005

研究報告

地化学環境を考慮した 14C 地下水年代補正方法の検討
成機構の解明と地下水年代評価−

富岡祐一

N10008

研究報告

地下水年代測定による現海水と化石海水の同定 －三浦半島西部沿岸ボーリングへの地下水年代測定法の適用－

長谷川 琢磨N10011

調査報告

高レベル放射性廃棄物処分施設周辺におけるジオトモグラフィ法の適用性評価 −ニアフィールドの可視化モニタリングの検討−

西本壮志

N10013

研究報告

地上からの調査に基づく坑道建設性評価（その 1）－難工事事象の地質要因の分析と山はね予測評価法の提案－

新孝一

N10014

研究報告

地上からの調査に基づく坑道建設性評価（その 2）－膨張性地山の予測評価法の提案－

新孝一

3 次元アトムプ−六ケ所サイトにおける水質形＊近日刊行分を含む

109

04-活動.indd 109

11/06/13 15:34

付表
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

N10015

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 1）－膨潤圧に及ぼす試験条件の影響の数値シミュレーション－

田中幸久

N10016

研究報告

地上からの調査に基づく坑道建設性評価（その 3）－割れ目を有する硬質岩盤に対するボーリングコア情報を用いた施工性・岩盤物性の評価法－

澤田昌孝

N10017

研究報告

水質・地下水年代を利用した地下水流動評価法の高度化 −三浦半島西部沿岸を対象とした地下水流動・物質移行解析−

長谷川 琢磨N10018

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 1）－超長期遠心載荷岩盤実験装置と遠心力模型試験法の開発－

西本壮志

N10020

研究報告

固体廃棄物貯蔵ドラム缶の地震時転倒耐力の検討（その 2）－数値解析によるドラム缶の質量分布と多列連成作用の影響評価－

栃木均

N10021

研究報告

地下水年代測定評価技術の開発（その 13）－ 36Cl/Cl 測定前処理法としてのカラム法における共存イオンの影響評価とその対策－

中田 弘太郎N10024

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 1）−圧力損失試験および
実環境塩分流入低減試験−

竹田浩文

N10026

調査報告

ベントナイト系材料に対する透水試験と膨潤圧試験の現状調査と試験による検討

中村邦彦

N10027

研究報告

送電線のギャロッピング解析コード CAFSS の機能拡張とその適用事例

清水幹夫

N10032

調査報告

風車音の特性とその心身に係る影響に関する文献調査 －低周波音に着目した検討－

村上貴裕

N10035

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
キャニスタの塩化物応力腐食割れ防止に対する成立性評価－白井孝治

N10036

研究報告

涵養温度を指標として用いる地下水年代評価法の提案

中田 弘太郎N10037

研究報告

放射性廃棄物処分におけるベントナイト系材料のアルカリ溶液による変質挙動（その 2）－アルカリ溶液の種類がベントナイト混合土の透水性へ及ぼす影響－横山信吾

N10039

研究報告

有限要素法による余裕深度用処分容器（蓋ボルト締結タイプ）の構造健全性評価

伊藤千浩

N10040

研究報告

蛍光染料を含む地下水の水質評価における前処理法の提案 －ボーリング調査およびト
レーサー試験におけるイオン濃度や同位体比の正確な評価のために－

中田 弘太郎N10047

研究報告

原子力施設で使用される高強度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

川口昇平

N10048

研究報告

地下岩盤の地化学環境調査・評価法の開発（その 2）−六ヶ所サイトの岩石の地化学緩衝
ポテンシャル−

大山隆弘

N10050

研究報告

河成段丘を用いた内陸部隆起量評価手法の適用性の検討 －経験的指標を重視したアプ
ローチ－

浜田

崇臣

N14

総合報告

高レベル放射性廃棄物処分技術に関する国際原位置共同研究「モンテリプロジェクト」における電中研の主要研究成果（2002 年〜 2009 年）

木方

建造

N15

総合報告

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
境条件に応じた掘削・孔内調査・試験手法の適用性と課題－

近藤浩文

Q10001

研究報告

低炭素ステンレス鋼溶接境界部の SCC 進展特性に及ぼす溶接金属組織の影響

新井拓

Q10016

研究報告

照射脆化モニタリングのための低温硬さ試験装置の開発と圧力容器鋼 SQV2A の低温硬
さ特性

山本

真人

Q10024

研究報告

SUS316L ステンレス鋼の高温水中応力腐食割れ発生評価 −き裂発生初期の挙動と塑性
ひずみ分布の影響−

三浦

靖史

Q10031

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 2
報：フェーズドアレイ UT による深さ測定要領の開発－

平澤泰治

Q10035

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－体心立方構造の鉄、銅、ニッケル、マンガン、Fe3Si の転位芯構造－

大沼敏治

V10009

研究報告

原子力施設・排ガス拡散予測のための数値モデルの実用化検討 −数値モデルの性能確
認−

佐田

幸一

－地質環

■ 6．化石燃料発電分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

M10001

研究報告

ガスタービン遮熱コーティングの耐熱サイクル特性評価手法の開発 －等温場熱サイクル
試験と温度勾配下熱サイクル試験における劣化損傷状態の相違－

岡田満利

M10002

調査報告

BP 統計 2010 およびエネルギー関連資料の分析による世界のエネルギー情勢

小沢靖

M10003

研究報告

微粉炭燃焼場の数値シミュレーション −多炭種に対応可能な TDP モデルの開発および亜瀝青炭混炭燃焼シミュレーションへの適用−

橋本

望

M10004

研究報告

アドバンスト高湿分空気利用ガスタービン（AHAT）システムの研究開発 −第 2 報
3MW 級検証機運転試験による特性解析と運用性評価−高橋徹＊近日刊行分を含む

110

04-活動.indd 110

11/06/13 15:34

付表
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

M10005

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 2 報
O2 量論比燃焼ガスタービンの排気特性に関する解析的検討－

M10008

研究報告

石炭火力ボイラ管における耐硫化腐食コーティングの開発 III －耐摩耗性向上のため膜の
改良－

河瀬

誠

排気循環・

長谷川 武治

M10010

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 −膜冷却効率による評価−

酒井英司

M10011

研究報告

新種液体燃料のガスタービンへの適用性評価 － LCO（Light Cycle Oil）の基礎燃焼特性－

西田啓之

M10012

研究報告

CO2 回収型高効率 IGCC システム用乾式脱硫プロセスの最適化 －添加ガス種による炭素析出抑制効果と脱硫性能の評価－

小林誠

M10013

研究報告

ガスタービン膜冷却翼における熱流動解析性能の評価 −レイノルズ平均型乱流モデルによる熱伝達推定−高橋俊彦

M10014

研究報告

褐炭のガス化反応特性に関する検討 －水蒸気ガス化反応のモデリング－

梶谷史朗

M10016

研究報告

CO2 回収型高効率 IGCC の開発 −小型ガス化炉による CO2 富化ガス化特性の把握－

木戸口 和浩M10017

研究報告

石炭ガス化雰囲気における気相析出炭素の定量法開発と生成・反応挙動の解明

梅本賢

M10019研究報告

熱交換器材料 STBA24 鋼に対する室温スモールパンチ試験を良好に再現する大変形弾塑
性有限要素解析の方法

藤岡照高M10020

研究報告

微粉炭燃焼場での石炭灰の粒子径に及ぼす影響因子の解明

丹野賢二

M10021

研究報告

微粉炭燃焼時の生成灰物性に及ぼす石炭性状の影響

白井裕三

M10024

研究報告

新種液体燃料のガスタービンへの適用性評価 －ジャトロファニートおよびジャトロファメチ
ルエステルの燃焼特性－

橋本望

Q10005

研究報告

配管溶接部へ適用する小型超音波自動探傷システムの高感度化・高効率化

福冨広幸

Q10006

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 2 報：
長時間高温曝露が遮熱性能に及ぼす影響）荒井

正行

Q10007

研究報告

セラミック遮熱コーティングの非弾性変形の評価（第 3 報：有限要素解析コードの開発
とき裂問題の非線形解析）

荒井正行

Q10008

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 3 報：
多孔質セラミックコーティングのための解析モデル）

荒井

正行

Q10011

研究報告

超音波を用いた先進的な配管減肉測定法の開発 −第 4 報：高周波ガイド波法による局所減肉の検出限界の解明−

林山

Q10018

研究報告

還元性硫化腐食における高温腐食挙動に及ぼす雰囲気ガス組成の影響（その 3）－実機材
料温度範囲における腐食量評価指標の提案－

南島晋

Q10019

研究報告

還元性硫化腐食雰囲気における微粉炭火力ボイラ蒸発管材の腐食速度予測手法の提案 −静止場ガス腐食雰囲気における腐食速度予測式−

南島晋

Q10020

研究報告

超音波探傷試験の高精度化・高効率化に活用するシミュレーションツールの開発 －第 4報：リニアアレイ探触子の高速シミュレーション手法の開発－

永井政貴

Q10021

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 2報：形状変化を考慮した電子走査法の適用－永井政貴

Q10027

研究報告

環状切欠き試験片による耐熱鋼の多軸クリープ破壊挙動の評価

高橋 由紀夫■ 7．新エネルギー分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

M10006

研究報告

コンパクトバイオマスガス化システムの開発 I －溶融炭酸塩によるガス精製の高性能化－

河瀬誠

M10007

研究報告

金属 / 酸化物複合膜型電解質を適用した中温形燃料電池（4）－酸化物薄膜の燃料電池電解質への適用性－浅野浩一

M10015

研究報告

バイオマスの高度共利用方法の開発

梶谷史朗

M10018

研究報告

PEFC の加速試験における加速効果定量化手法の開発

麦倉良啓

M10022

研究報告

バイオマス炭化ガス化技術の開発 －燃料中水分がガス化性能およびタール生成特性に及
ぼす影響－

市川

和芳

M10023

研究報告

バイオマス炭化ガス化技術の開発 －発酵乾燥汚泥の炭化ガス化特性－

大高

円

V10002

調査報告

海洋エネルギー利用発電技術の現状と課題

池野正明

Y10010

研究報告

国内・外産石炭火力混焼用バイオマス燃料の製造・輸送に係わる CO2 排出量の評価

井内正直＊近日刊行分を含む

111

04-活動.indd 111

11/06/13 15:34

付表■ 8．情報・通信分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

R10004

研究報告

状態監視保全のための設備画像に基づく良否判定基準の自動生成手法 −主要な画像特徴の自動抽出手法−

篠原靖志

R10006

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  －方式の実験的検証と低電力化の検討－

小川理

R10011

研究報告

ヒートポンプ式給湯機の汎用ルールの開発 −多様な世帯に対して経済的な運転が可能となる汎用ルール−

小松

秀徳

R10012

調査報告

需要地系セキュア通信ネットワークの物理網構成と技術課題

宮下充史

R10015

研究報告

アクセス系光ファイバ通信における光電波融合信号の干渉抑圧手法

池田研介

R10016

研究報告

二次系統における最適な事故時復旧目標系統の探索手法

渡邊勇

R10019

研究報告

需要地系セキュア通信ネットワークにおけるセキュリティ対策 －セキュリティ確保手順と想定システムにおける対策－

木内

舞

R10020

研究報告

快適性計測を目指した身体活動計測システムの開発

堤

富士雄

R10021

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 −豪雪時の遠方ターゲットの自動追跡−石野隆一

R10023

研究報告

設備保全システム用プラグアンドプレイ方式 −センサ設置に伴うソフトウェア設定の簡
素化−

大谷

哲夫

R10029

研究報告

イーサネット技術を用いた広域系統監視・保護制御システム用通信網構成法

塩山

拓人

R10030

研究報告

油中ガス分析データによる電力用変圧器の様相判定手法

篠原靖志

R10032

研究報告

電力用次世代光ファイバ通信ネットワークに向けた光信号品質管理技術（その 3）－簡易型自動波長分散補償方式の光スイッチネットワークへの適用－

森村俊

R10033

研究報告

スマートメータ通信のための電波伝搬特性モデル化の基礎検討

土屋弘昌

R10035

研究報告

需要家向け通信における伝送特性評価 −自動検針用国際標準プロトコルと無線 LAN による応答時間の評価−

宮下充史

R10038

研究報告

設備保全フィールドセンサネットワークの構成手法（その 2）－無線センサネットワーク
におけるデータ収集時間の推定手法の提案－

堀真祥■ 9．電力施設建設・保全分野
報告書番号

種

別

報告書名

主報告者

N10004

研究報告

地震観測記録に基づく地震動の減衰特性（その 4）－地表に近い岩盤における減衰定数の評価と速度の揺らぎとの関係－

佐藤浩章

N10006

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 4）－広域を対象とした海塩分布推定手法の関東地方への適用－

須藤

仁

N10007

研究報告

構造物の耐震裕度と地震リスクの対応関係に関する研究 －構造耐力〜リスクダイアグラ
ムの提案－

中島

正人

N10009

研究報告

FBR 自然循環崩壊熱除去における熱流動現象の検討 － FBR 実用炉における原子炉トリッ
プ事象の水流動相似試験−

古賀智成

N10010

調査報告

沿岸域堆積軟岩地点の物理探査法による地質構造調査

鈴木浩一

N10012

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 5）－海域の広さを考慮した海上海塩濃度の設定手法の提案－

須藤仁

N10019

研究報告

固体廃棄物貯蔵ドラム缶の地震時転倒耐力の検討（その 1）−大型振動台による転倒耐力
実験とその数値解析−

栃木均

N10023

調査報告

災害時被害把握のためのリモートセンシング技術の現状と課題 －配電設備の災害復旧支援への応用可能性－

朱牟田 善治

N10025

研究報告

振動特性評価に基づく鉄骨造建物の損傷検知技術（その 1）－実大振動台実験により梁破断した高層建物の振動特性評価－

金澤健司

N10028

調査報告

数値流体解析を用いた降下火山灰のハザード評価技術に関する調査

須藤仁N10029

研究報告

太 陽 光 発 電 の た め の 日 射 量 予 測 手 法 の 開 発（ そ の 1） － 気 象 予 測・ 解 析 シ ス テ ム
NuWFAS による翌日の予測精度の評価－

田村英寿

N10031

調査報告

水理構造物近傍の複雑流況下で生じる洗掘・堆砂に関する文献調査太田一行

N10033

調査報告

セメント系材料の注入による未固結地盤改良効果に対する電気比抵抗の適用性評価

小早川 博亮N10034

研究報告

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 2）

鈴木浩一

N10038

研究報告

室内試験による地盤内油移行挙動の評価

末永弘N10041

研究報告

偏波ドップラーレーダを用いた降水観測 －データ処理技術の開発と降雨量推定手法の検討－

杉本 聡一郎N10042

研究報告

豪雨・豪雪を伴う気象の解明に向けたビデオゾンデ観測 －観測データを用いた雲物理モ
デルの課題抽出－杉本 聡一郎＊近日刊行分を含む

112

04-活動.indd 112

11/06/13 15:34

付表
報告書番号

種

N10043

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 2）－水力土木設備の巡視・点検業務に関わる技術継承向けツールの提案－

渡部直人

N10044

研究報告

温暖化に伴う日本の気候変化予測（その 1）－気象予測・解析システム NuWFAS の長期
気候予測への適用性評価－

橋本篤N10045

調査報告

繰返し載荷履歴を受けた RC 部材の固有振動数低下の検出 －ハンマリングによる自由振動試験の適用性検討－

永田聖二

N10046

研究報告

レベル 2 地震動に対するアースダムの耐震性 －遠心力模型実験と有効応力解析による変
形量評価－

河井

正

N10049

研究報告

模型実験による逆断層・活褶曲帯の発達過程の検討

上田

圭一

N12

総合報告

ダムゲートの応力照査に関わる不確実性と管理基準値の検討

塩竈

裕三

N13

総合報告

E- ディフェンス震動台試験による免震構造物の地震時終局挙動の解明

矢花

修一

研究報告

土壌の化学分析による津波浸水域の新たな調査方法の提案 − 2010 年チリ地震津波調査
への適用−

吉井

匠

V10008

別

報告書名

主報告者

■ 10．先端的基礎研究分野
報告書番号

種

H10003

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 −トップコート膜厚測定への適用−

福地

哲生

H10004

研究報告

超高強度レーザーを用いたガスジェットターゲットからの高エネルギー粒子発生（2）－準単色電子から生成したγ線を透過画像撮影に適用した場合の効果－

大石祐嗣

Q10002

研究報告

SrTiO3 系ペロブスカイト材料の SOFC 部材への応用（1）－インターコネクタ材としての適合性評価－森

昌史

Q10004

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 －有効日射強度の推定手法－

川崎憲広

Q10010

研究報告

内包原子種がシリコンクラスレート格子熱伝導率に及ぼす影響 −古典分子動力学法によ
る検討−

熊谷

知久

Q10012

研究報告

SOFC 性能決定因子の解明（その 1）－平板形単セルの周辺部材改良－

安本

憲司

Q10013

研究報告

第一原理計算による高温用超音波探触子材料設計 第 2 報：置換元素による LiNbO3 の圧
電特性変化

中村

馨

Q10014

研究報告

高効率熱電変換材料の開発

中村馨

Q10015

研究報告

常圧アンモニア電解合成法の開発 －アンモニア溶解機構の検討－

芹澤信幸

Q10022

研究報告

MatCalc による高クロム鋼の微視組織変化シミュレーション －熱時効条件下における微視組織変化－

酒井

高行

Q10023

研究報告

SrTiO3 系ペロブスカイト材料の SOFC 部材への応用（2）－不定比組成領域の明確化と焼結中における気孔生成挙動－

森昌史

Q10025

研究報告

パルスレーザー堆積法を用いた鉄系超伝導体薄膜の成長

花輪雅史

Q10028

研究報告

実機使用 9％ Cr 鋼配管の透過電子顕微鏡による微視組織状態および高温引張下での転位
挙動の解明

山田

進

Q10032

研究報告

イオン液体に共通する物理化学的性質の探索と機能化

関志朗

Q10033

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（II）－太陽電池モジュールの温度特性分析と出力推定－

宇佐美

Q10034

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

関志朗

Q10036

研究報告

十数 km 四方での日射変動平滑化効果の分析

川崎憲広

V10003

研究報告

化学物質に対する感受性予測および暴露履歴の評価に向けた新規責任遺伝子の同定

伊達木穣

V10010

調査報告

バイオマス活用に関わる微生物変換技術の動向

松本伯夫

V10018

研究報告

環境モニタリングを目的とした抗体の開発（6）－低分子化合物の抗体取得を目指した
ファージライブラリーの作製－佐々木 和裕V10019

研究報告

微生物変換における複合微生物系の利用（その 2）－セルロース系有機物のメタン発酵における通電の効果－

渡邉淳

V10028

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 2）−ブタノール生産微生物の電気によ
る制御−

平野

伸一

V10030

研究報告

ナノ・マイクロテクノロジーを利用した生物計測技術の開発（その 1）−マイクロ流体デバイスを用いた重金属のイムノアッセイ−

伊達安基

V10031

研究報告

ナノ・マイクロテクノロジーを利用した生物計測技術の開発（その 2）−電気化学インピー
ダンス法に基づく非標識抗体を用いたイムノアッセイ−

伊達安基

V10033

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 1）－グリセロール変換微生物の探索と電気化学的活性制御－

松本伯夫＊近日刊行分を含む

04-活動.indd 113

別

報告書名

第 1 報：Si クラスレートの熱電物性の理論計算

主報告者

章

113

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付表

付表（2） 主要な特許登録一覧
登録番号

件

名

4484216

表層地盤環境モニタリング装置及びそれを用いた表層地盤環境モニタリングシステム

4493017

パラメータ変化に対応するエネルギーシステム運用計画の修正方法および装置およびプログラム

4493095

微動アレイ探査法を用いた傾斜基盤構造の同定方法

4498247配電系統の電圧制御方法、装置並びにプログラム

4500785

電力需給制御装置および電力需給制御方法

4502321

電力系統の脱調防止制御方法および装置並びにプログラム

4502325

超音波ホーン

4502330

ループコントローラの配置最適化方法、配置最適化装置および配置最適化プログラム

4511282

乾式アンモニア分解処理方法

4518460

排ガスからフッ素成分を選択的に回収する方法

4530324

バックグラウンド計数率の推定方法及びバックグラウンド計数率を補正する計測装置

4530365

分散型電源装置4534144

浄化装置

4535437

ポリシ検索システムおよび方法およびポリシ検索用プログラム

4535438

懸濁液濃度維持装置

4537123

高温耐湿構造部材およびガスタービン

4540046

スタティック型水冷媒ヒートポンプ製氷システム

4541928

厨房システム4541929

飛行体4542517

液化物を用いた含油物質の脱油方法

4553341

固体絶縁された導体の電圧測定方法

4555704

多機能性皮膜を有するガラス製品及びその製造方法

4557250

自立型の海洋二酸化炭素分圧センサ

4558371

ホウレンソウ萎ちょう病菌検出用プライマー対とこのプライマー対を用いた分子識別法

4570074

時系列データの可視化方法、可視化プログラムおよび可視化システム

4570076

信号多重方法および通信システム

4570095

ループコントローラの設置方法およびループコントローラの設置位置決定プログラム

4573650

燃料ガス精製設備

4578274

畜産用器具

4587302

医家向け抗菌製品およびその取り扱い方法

4587382

レーザーによる放電誘導方法および装置

4590336

燃料ガス精製設備

4591923

積層型二次電池

4591985

亀裂進展抑止機能を有する構造材料

4591989

コーティング厚さ検査法

4596531

ガス絶縁電力機器及びその異常検出方法

4597713

金属製容器

4597757

熱水採取装置

4601396

液化物質を用いた固体含有水分の除去方法およびシステム

4602165

揮発性有機化合物の分解除去法と分解除去用触媒（国内優先権主張出願）

4609940

海洋層の流動状況検出方法

4610005

画像処理による侵入物体検出装置および方法およびプログラム

4611155

電気移動度分級装置及び微粒子成分の計測システム

4614436

固体絶縁体の異常検出方法及び異常検出装置

4618719

超短パルスレーザビームのフィラメントの形成方法および発生装置

11404-活動.indd 114

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付表
登録番号

件

名

4618724

データ処理システム及び方法

4623502

耐放射線部材及びそれを用いた原子力発電システム

4623503

多機能性皮膜形成用コーティング組成物

4623510

原子炉構造材4624006

球状複合粒子の製造方法およびその製造装置

4628386

分散電源の運転状況検出装置、電力量計及び配電系統の制御方法

4629950

溶融炭酸塩形燃料電池発電システム及びこの発電システムにおける発電方法

4630012鉛・テルル系熱電材料および熱電素子

4630018

微生物の集積培養方法

4630092

森林の CO2 フラックス測定法

4632304

高解像度撮影装置

4633549

フォトルミネッセンスマッピング測定装置

4633672

プランクトン観察装置、並びにプランクトン計測装置、プランクトン計測方法及びプランクトン計測プログラム

4641139

高エネルギー粒子の発生方法および高エネルギー粒子発生装置

4641216

ハイブリッドレーザーを利用した放電誘導方法および装置

4646201

管状構造物用の自動超音波探傷装置

4648851電磁攪拌装置（国内優先出願）

4651558

PCB の免疫学的定量方法（優先権主張出願）

4656496

脱臭装置乃至脱臭システム

4656508

セレンの化学形態別定量法

4662122超親水性薄膜及びその形成方法

4662128

空気清浄装置乃至空気清浄システム

4662322

気体透過光を用いた電圧測定方法及び表面汚損の推定方法

4666975

溶融炭酸塩形燃料電池用電極

4671286

蓄熱方法及び蓄熱装置

4671349

パラメータ設定システム及び方法

4671432

重金属含有液の処理方法（優先権主張出願）

4671700

水分含有固体の水分除去方法およびシステム

4674854

排水の処理方法（国内優先権主張出願）

4674862

トラヒック量推定方法、トラヒック量推定装置及びトラヒック量推定プログラム、並びに当該トラヒック量推定方法を利用したパケット廃棄防止方法

4677313

磁場発生装置用クライオスタット

4677330

岩盤の円柱試験体作製装置

4679975

単結晶試料における面内配向した転位線を有する結晶欠陥の X 線トポグラフによる撮影方法

4681841

耐食性窒化珪素セラミックス（国内優先）

4683624

三酸化硫黄濃度連続測定方法および装置

4689413超電導導体のクエンチ検出方法並びに装置

4689521

抗鉛モノクローナル抗体

4691410

バイオアッセイ装置

4693084

非破壊に高温部材の到達温度を推定する方法

4697923

水中または水面における移動体の計数システムおよび計数方法

115

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付表

付表（3） 主要な出版物
書
地球環境テキストブック

名
環境科学

編・著者

出 版 社

吉原利一編

オーム社

2010 年 3 月

エネルギーフォーラム2010 年 4 月

電気のチカラ

電力中央研究所
ループ編著

エネルギー検定 −問題と解説− 初級・中級編

エネルギー検定委員会

編著

エネルギーフォーラム2010 年 6 月

自由研究ヒント BOOK2010

日本電気協会新聞部

制作

日本電気協会新聞部

2010 年 6 月

新杉山大志・今中健雄

エネルギーフォーラム2010 年 9 月

電力中央研究所

エネルギーフォーラム2010 年10 月

エネルギーフォーラム2010 年11 月

これが正しい温暖化対策 －日本の選択－

基礎講座 2010

エネルギーと地球環境

戦後日本の省エネルギー史
業の歩み

電力、鉄鋼、セメント産

杉山大志

地球温暖化研究グ

出版年月

編著

監修

省エネルギー政策論 工場・事業所での省エネ法の実効性

杉山大志

エネルギーフォーラム2010 年11 月

気分のエコでは救えない！データから考える地球温暖化

杉山大志・星野裕子・石井孝明

日刊工業新聞社

2011 年 2 月

116

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付表

付表（4） 主要な外部表彰
表彰を授けた団体名

賞の名称受賞した論文名（または受賞理由）

当研究所関係者

日本原子力学会

技術貢献賞

使用済燃料貯蔵施設安全性評価（高速飛来物衝突）の試験と手法の確立

白井
亘

孝治
真澄

土木学会東北支部

技術開発賞

降水形態判別手法が冬季の降雨出水予測に及ぼす影
響

豊田

康嗣

油空圧機器技術振興財団

論文顕彰

変位に依存する減衰特性を持つパッシブ式 MR ダンパの開発に関する研究

村上
酒井

貴裕
理哉

日本材料学会

平成 21 年度 日本材料学会 技術賞

発電用ガスタービン高温部品に施された遮熱コー
ティングの損傷評価技術の開発

荒井正行

日本保健物理学会

論文賞

Verification of Validity of Isotope-Specific
Exemption Levels for Surface Contamination
Using Monte Carlo Calculation

服部
荻野

隆利
晴之

電気学会

電気学術振興賞

4H-SiC pin ダイオードの順方向電圧劣化特性と高耐圧少劣化（000-1）C 面 4H-SiC pin ダイオード

土田
鎌田

秀一
功穂

電力土木技術協会

高橋賞

常時微動計測データから明らかとなった高経年大規模アーチダムの動的特性

金澤健司

電力土木技術協会

第 38 回電力土木技術協会賞

永年の電力土木の発展に寄与した功績に対する表彰

山川

秀次

電気学会

第 66 回

電気学術振興賞

周波数応答解析による変圧器異常様相の同定

宮嵜
水谷
鈴木
市川

悟
嘉伸
寛
路晴

電気学会

第 13 回優秀技術活動賞 技術報告賞

技術報告「受配電設備のリサイクル技術（第 1098
号）」

天川

正士

電気学会

第 13 回優秀技術活動賞 技術報告賞

技術報告「革新的なポリマーナノコンポジットの性能評価と電気絶縁への応用（第 1148 号）」

岩田

幹正

電気学会

第 66 回学術振興賞

水素火炎・水素ガス可視化技術の開発

福地

哲生

土木学会

土木学会論文賞起こり得る全ての地震の発生確率を考慮した構造物の脆弱性情報を内在化する地震リスク評価方法

中島
平田

正人
和太

米国原子力学会

Significant Contribution Award（貢献賞）

Characterization of Metallic Fuel for theTransmutation of Minor Actinides in Fast
Reactor

尾形
太田

孝成
宏一

日本地下水学会

若手優秀講演賞

X 線 CT スキャナーを用いた油の浸透特性に関する研究

野原 慎太郎エネルギー・資源学会

第 14 回茅奨励賞

電力入札における環境配慮契約の推進と競争に関す
る計量分析

服部

徹

土木学会

構造工学シンポジウム

常時微動モニタリングに基づく実大 RC 橋脚試験体の地震損傷評価

永田
金澤
矢花

聖二
健司
修一

The Organizing Committeeof RE2010BEST PAPER AWARDRENEWABLE ENERGY 2010

Cooper ative contr ol o f voltage contr olequipment of distribution system and load
control using solar radiation prediction and ICT.

大嶺 英太郎

発明協会

恩賜発明賞

CO2 ヒートポンプ式給湯システムの発明

斎川

路之

電気学会

電力・エネルギー部門
功労賞

分散形電源の系統連系に関する技術開発への貢献

石川

忠夫

電気学会

電力・エネルギー部門誌 優秀論文賞

燃料価格・電力価格不確実性下での分散型エネル
ギーシステムの投資リスク評価

坂東

茂

電気学会

企画賞

電力流通設備の災害時対応の検討

朱牟田 善治

電気学会

電力・エネルギー部門誌 優秀論文賞

インパルス高電圧標準分圧器直角波応答パラメータ
の安定性

宮嵜
五島
新開
八島

悟
久司
裕行
政史

電気学会

電力・エネルギー部門誌 優秀論文賞

A Simulation Study of Lightning Surge
Characteristics of a Distribution Line Using
the FDTD Method

立松
野田
横山

明芳
琢
茂

大気環境学会

論文賞（原著論文）

機械通風式冷却塔からの白煙予測手法（その 1）－プルーム上昇・拡散モデルの開発－

佐田
下田
佐藤
道岡

幸一
昭郎
歩
武信

論文賞

論文賞

進歩賞

論文賞

研究・技術

117

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付表
表彰を授けた団体名

賞の名称受賞した論文名（または受賞理由）

当研究所関係者

安全解析のための数値モデルによる排ガス大気拡散予測および被ばく線量評価－風洞実験と数値モデル
による放出源の有効高さ・被ばく評価－

佐田
道岡

幸一
武信

DIPLOMA（論文発表賞）

Calculation of Lightning Induced Voltages on
a Distribution Line with Lightning Arresters
Using the FDTD Method

立松明芳

日本自然災害学会

日本自然災害学会

地震規模予測の考え方の違いが長大活断層で発生する地震の強震動予測結果にもたらす影響の評価−糸魚川−静岡構造線活断層帯北部・中部を震源断層と
して−

栗山

雅之

放射性物質輸送国際会議

Life-time Achievement Aoki
Award

日本における放射性物質の輸送・貯蔵

三枝

利有

火力原子力発電技術協会

論文賞

高クロム鋼製ボイラ配管溶接部のクリープ損傷評価
法の開発

緒方
酒井
屋口

隆志
高行
正次

経済産業省

国際標準化貢献者表彰（産業技術環
境局長表彰）

国際標準化機関の専門委員会で議長・幹事や専門家などとして貢献高橋光裕

応用物理学会

研究奨励賞

炭素イオン注入・熱処理法を適用した 4H-SiC エピ
膜のキャリア寿命

宮澤哲哉

大電力網国際会議

技術委員会表彰

SC B4（直流送電とパワーエレクトロニクス）活動
への貢献

高崎

昌洋

日本原子力学会関東

日本原子力学会関東・甲越支部 第九回若手研究者発表討論会 奨励賞

Non-Targeted Biological Effects of Ionizing
Radiation： What Is The Significance?

浜田信行

日本機械学会動力エネルギーシステム部門貢献表彰

空気吹き石炭ガス化複合発電（IGCC）の基盤技術の開発と長期連続運転による技術実証

犬丸
原
市川

淳
三郎
和芳

土木学会

年次学術講演会優秀講演者表彰

未固結地盤の陥没現象に対する室内模型実験

小早川 博亮The Ceramic Society ofJapan

Certificate of Appreciate

Main Organaizer（国際会議：The 3rd International
Congress on Ceramics）

森昌史

日本電気協会

澁澤賞「学術研究」

根岸正

電気科学技術奨励会

電気科学技術奨励賞

大容量・高耐熱 SiC ツェナーダイオードの開発

土田秀一

電気科学技術奨励会

電気科学技術奨励賞

配電設備の地震被害推定システムの開発・実用化

朱牟田 善治

Second International Symposium on Gasification
and Its Application（ISGA2010）

Best Paper Award

Mechanisms and kinetics model of steam
gasification of brown coal and volatile-charinteractions

梶谷

史朗

電気学会

開閉保護研究発表賞

経年電力設備における課通電接触部の腐食を想定したアークによる金属の溶損特性

大高

聡也

電気化学会

電気化学会進歩賞・佐野賞

安全なリチウム二次電池実現のための材料電気化学
的研究

関

志朗

日本原子力学会

保健物理・環境科学部会

The Scientific Committeeof the International Conference on Lightning Protection

論文賞

学術賞

118

04-活動.indd 118

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付表

付表（5） 公刊物等一覧—より詳しい情報をお求めの方に—
名

称

／

内

容

電力中央研究所報告

研究の成果等を公表する報告

電中研報告リーフレット様

A4, 約 20 ～ 40p

式

刊行時期

白黒
随時

A4, 2p
約 1MB

白黒／カラーA4, 約 60 ～ 90p
約 2 ～ 3MB

総カラー

年1回

A4, 約 100p
約 3MB

白黒

年2回

B5, 4p
約 1MB

総カラー

随時

B5, A4
約 1 ～ 10MB

総カラー

随時

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

A4, 約 15 〜 20p
約 15MB

総カラー

隔月刊行

事業計画書・収支予算書

A4, 約 20p
約 400KB

白黒

毎年 3 月

事業報告書・収支決算書

A4, 約 40p
約 700KB

白黒

毎年 6 月電力中央研究所報告の内容要旨を速報的に紹介

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）

社会経済分野における所内外の最新の研究成果を紹介

http://criepi.denken.or.jp/result/pub/

電中研ニュース

最新の研究トピックスをわかりやすく紹介

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

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

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

http://criepi.denken.or.jp/research/topics/

次年度の研究計画・業務計画と予算書

前年度の研究成果・業務報告と決算書

http://criepi.denken.or.jp/intro/info/

11904-活動.indd 119

11/06/13 15:34

電力中央研究所
大

手

町

地

区

● 総 務 グ ル ー プ● 企 画 グ ル ー プ● 経 理 グ ル ー プ● 広 報 グ ル ー プ● 社 会 経 済 研 究 所・ヒューマンファクター研究センター
狛

江

地

区

● 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● 知 的 財 産 セ ン タ ー● 業 務 支 援 セ ン タ ー● 狛 江 運 営 セ ン タ ー
我

孫

子

地

区

● 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
・環境ソリューションセンター● 我 孫 子 運 営 セ ン タ ー
横

須

賀

地

区

所在地一覧

： 〒 100-8126 東京都千代田区大手町 1-6-1 大手町ビル 7 階Tel. 03-3201-6601（代）（狛江地区）： 〒 201-8511 東京都狛江市岩戸北 2-11-1
Tel. 03-3480-2111（代）： 〒 270-1194 千葉県我孫子市我孫子 1646
Tel. 04-7182-1181（代）： 〒 240-0196 神奈川県横須賀市長坂 2-6-1
Tel. 046-856-2121（代）● 電 力 技 術 研 究 所
・大 電 力 試 験 所
・塩 原実
験
場 ： 〒 329-2801 栃木県那須塩原市関谷 1033
Tel. 0287-35-2048● エネルギー技術研究所● 材 料 科 学 研 究 所
・Ｐ Ｄ セ ン タ ー● 横 須 賀 運 営 セ ン タ ー
赤城地： 〒 370-0241 群馬県前橋市苗ヶ島町 2567
Tel. 027-283-2721（代）区● 赤 城 試 験 セ ン タ ー

表紙写真
三角 和弘
（環境科学研究所 大気・海洋環境領域）「黎明の空と風車」
黎明の空にうかぶウィンドファームの風車のシルエットです。政策的、技術的課題を克服し、環境と調和する新エネルギーの発展をイメージしました。

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電力中央研究所の組織

本部

総務グループ企画グループ
経理グループ
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
評議員会

研 究・試 験 機 関
社会経済研究所
ヒューマンファクター研究センター

理 事 会

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
地球工学研究所

監

事

理 事 長
専務理事

バックエンド研究センター
環境科学研究所
環境ソリューションセンター
電力技術研究所
大電力試験所
塩原実験場
エネルギー技術研究所
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

電力中央研究所／研究年報／ 2010年度版

業務グループ2011年 6 月 27 日発行

契約グループ

発行

会計グループ〒 100-8126

システムグループ

財団法人

電力中央研究所

企画グループ東京都千代田区大手町 1-6-1 大手町ビル 7 階Tel. 03-3201-6601（代） Fax. 03-3287-2841
E-mail:www-rdd-ml ＠ criepi.denken.or.jp
ホームページ

http://criepi.denken.or.jp/
ISBN978-4-7983-0653-7●本誌に関するお問い合わせは、（財）電力中央研究所

企画グループまでお願いします。

電力中央研究所
研究年報
年度版

2
0
1
0

財団法人 電力中央研究所

ISBN978-4-7983-0653-7

電 力中 央 研 究 所

2010年度版