本資料はドラフト版の為、当日の資料は変更となる可能性がある【案】水素防護対策の検討状況について

2022年７月28日
原子力エネルギー協議会（ATENA）
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目次

本資料はドラフト版の為、当日の資料は変更となる可能性がある

１

１．はじめに
２．水素防護対策の検討の進め方
３．水素防護対策候補に係る簡易評価結果
４．まとめ
参考１．各社の水素防護対策の実施状況
参考２．SGTS、常用換気空調系の設計

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1１．はじめに本資料はドラフト版の為、当日の資料は変更となる可能性がある２

 2022年４月22日の「第1回東京電力福島第一原子力発電所事故に関する知見の規制への取り入れに関する作業チーム事業者意見聴取会合」（以下、「第１回意見聴取会合」という。）にて、事業者から、原子炉建屋における水素爆発の更なるリスク低減を図るために，各プラントの特徴等を踏まえ、様々な水素防護対策を検討していく必要がある旨を説明させていただいた。

 また、ATENAのアクションプランについては、策定次第、説明させていただくこととした。
 今回、ATENAのアクションプランも交え、事業者の水素防護対策検討の進め方及び工程について説明させていただく。
【第１回意見聴取会合で説明した水素防護対策の案】
分類
原子炉建屋への漏えい防止・抑制
原子炉建屋内の水素処理
原子炉建屋からの水素排気
原子炉建屋内の滞留への対策対策案※１、※２
・FCVSによる格納容器ベント・PARの設置
・HVACの活用 ・SGTSの活用
2・ブローアウトパネル（BOP）の開放 ・トップベント※３の開放・水素濃度計設置 （PAR設置） ・扉改造

※１ 以下の対策案を多段に組み合わせ、マネジメントとして手順に反映することを含む。
※２ 各社の水素防護対策の実施状況についてはスライド９参照。
※３ BOPの他に、オペフロに設置した水素排出設備のことをいう。
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（東北電力、中部電力における建屋ベント設備、東京電力におけるトップベント設備）

２．水素防護対策の検討の進め方（1/3）

３ 新規制基準対応済みプラントは、多くの炉心損傷防止対策・格納容器破損防止対策が導入されているため、格納容器からの水素漏えいが起きる確率は極めて小さく、さらに対処すべき事故の態様、水素漏えい箇所や規模等について想定をするのは難しい。
 従って、ある事象の条件を設定し、対策を検討するという、これまで設計基準事故や重大事故で採用していたアプローチを採るよりも、プラントの置かれた状況に応じて柔軟な対応が取れるようなマネジメント策を幅広に検討しておく方がより効果的であると考える。
 そこで、抽出した水素防護対策候補※の効果に係る簡易評価及び機能させるための条件等を整理（スライド６）した。
 今後、考え得る事象のケース分け（経過時間、起因事象、等）や、各ケースでの対策候補の優先順位付け等を上記整理に基づき実施し、広範な水素漏えい事象に対応できるように検討を進めていく。
※水素防護対策候補
格納容器から原子炉建屋への水素漏えい防止・抑制対策（格納容器ベント）
原子炉建屋に漏えいした水素の排出対策（自然排出、強制排出）
原子炉建屋内での処理（PAR）

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２．水素防護対策の検討の進め方（2/3）

4 水素防護対策の検討については、以下の通りBWR事業者で共通的なアプローチとなることから、ATENA及び個社で役割分担のうえ、取り組んでいく。

【水素防護対策の検討アプローチ】
ATENA
各水素対策案の簡易評価の実施（水素濃度、被ばく量の観点から対策案の特徴を整理）

各事業者
プラントウォークダウンの実施（水素が滞留するおそれのある場所の特定）アクションプランの作成
 検討項目の抽出 各検討項目の実施スケジュール策定（短期、中長期の仕分け）〔短期的対応〕
事業者に共通的な取組の実施
 短期的な水素防護対策案の検討・実施（例：AMG改定ガイド（仮称）策定）
 中長期的な水素対策案の検討・実施（例：原子炉建屋内の水素対策高度化、AMG改定ガイド（仮称）改定）本資料はドラフト版の為、当日の資料は変更となる可能性がある

水素防護対策の検討実施〔中長期的対応〕
追加的な水素防護対策の検討実施
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２．水素防護対策の検討の進め方（3/3）
アプローチ

実施項目

実施主体

各水素防護対策の簡易評
価（被ばく・水素濃度）

ATENA

標準手順書の作成

ATENA

ウォークダウンの実施

各事業者

検討項目の抽出、スケジューリング

ATENA

短期的対応の検討・実施

ATENA

中長期的対応の検討・実施

ATENA

短期的対応

短期的な水素防護対策の自社への反映

各事業者

中長期的対応中長期的な水素防護対策の自社への反映

各事業者

簡易評価

2022年度
第二四半期

2022年度
第三四半期

5

2022年度
第四四半期

2023年度

2024年度プラントウォーク
ダウン

アクションプラン作成

共通的取組の実施

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３．水素防護対策候補に係る簡易評価結果（1/3）
水素処理・排出能力被ばく影響（敷地境界）

6

電源の要否

インターロックの影響

下層階での水素滞留への影響

その他の留意点

不要

―

―

―

―

格納容器から原子炉建屋への水素漏えい防止・抑制策
格納容器
ベント―
（格納容器から環境へ直接水素を排出）影響 大※１（早期ベント実施時）

原子炉建屋へ漏えいしてきた水素の処理・排出策
触媒式水素再結合器

強制
排出

自然
排出

中

―

不要

―

―

非常用
ガス処理系

中

影響 小（排気筒放出、フィルタ有）要（非常用母線/SA電源で動作可）―

・下層階に吸込口あり（プラント依存）・着火リスクあり

常用
換気空調系

大

影響 小（排気筒放出）

要（常用母線）

原子炉事故時に隔離※2・下層階に吸込口あり

・着火リスクあり
・耐震Cクラス

ブローアウトパネル大影響 中（地上放出）

不要

―――

トップベント

小評価結果 中（地上放出）

不要

―――

※1：早期ベント（事象発生から十数時間以内を想定）をすると、被ばく影響の大きい短半減期希ガス（格納容器ベントのフィルタで捕捉不可）が直接環境に大量に放出されるため。
※2：隔離信号は原子炉水位低（L-3）、ドライウェル圧力高、オペフロ放射能高、等

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３．水素防護対策候補に係る簡易評価結果（2/3）7（１）水素処理・排出能力
 排気量が多い常用換気空調系や開口部面積が大きいブローアウトパネルが最も能力が高く、次いで触媒式水素再結合器と非常用ガス処理系、トップベントの順。
 トップベントは排気量は小さいが、オペフロの成層化防止に効果を発揮する場合がある。
 格納容器ベントは、原子炉建屋への漏えい防止・抑制策として有効。
 下層階から直接水素を排出できるのは、下層階にダクト・吸込口がある常用換気空調系と一部のプラントの非常用ガス処理系。
 自然排出を利用する場合、原子炉建屋１階にある大物搬入口を開放すれば、水素排出能力が向上することを評価にて確認。
（２）被ばく影響 被ばく影響は、放出放射能量、放出高さ（拡散効果）及びサイト条件（敷地境界までの距離、気象等）に大きく影響される。
 本簡易評価で扱う範囲（事象発生後～数十時間）では、被ばく影響はフィルタに捕捉されない希ガスによるものが支配的となる。
 格納容器ベント使用では、希ガスが直接環境に大量に放出されるため評価結果は大。希ガスの多くは短半減期核種であり、格納容器内で滞留・減衰させることが被ばく低減に効果的。
 強制排出は、原子炉建屋に漏えいしてきた放射能を高所放出（排気筒放出）することから、拡散効果が期待できるため、評価結果は小。
 自然排出は、原子炉建屋に漏えいしてきた放射能を被ばく影響が大きい地上放出（原子炉建屋上部）することから、被ばく影響は強制排出よりも大きく、評価結果は中。
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３．水素防護対策候補に係る簡易評価結果（3/3）8（３）電源・インターロック
 強制排出を利用するためには、電源が必要。
• 非常用ガス処理系；非常用母線に接続しており、SA電源によって電力供給可能。
• 常用換気空調系；常用母線に接続。
 常用換気空調系は、起因事象（例：LOCA）によってはインターロック動作によって隔離されるケースがあるため、起動にあたってはインターロック解除が必要になる場合あり。

（４）下層階での水素滞留への影響
 常用換気空調系は、原子炉建屋下層階にダクト・吸込口があり、下層階に水素が漏えい・滞留しても排出することが可能。
 非常用ガス処理系は、原子炉建屋下層階にダクト・吸込口があるプラントもあり（プラント設計により異なる）、このようなプラントでは下層階に水素が漏えい・滞留しても直接排出することが可能。
（５）その他の留意点
 強制排出を使用する場合、着火リスクを低減させるための検討が必要。
（例；使用条件（水素濃度制限）の設定、等）
 常用換気空調系は、耐震Cクラスで設計されているため、地震起因の場合にはそれを念頭においた動作確認等が必要。

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４．まとめ9

 今回説明した検討工程に基づき、ATENA及び個社にて水素防護対策の検討を進めていく。
 短期的な水素防護対策の検討結果がまとまり次第、改めて説明させていただく。
 その際、中長期的な水素防護対策の検討状況についても説明させていただく。

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参考１．現状の各社の水素防護対策の実施状況【凡例】〇：新規制基準対応 ●：意思決定済

原子炉建屋からの水素排気▲：導入要否検討中
東北

東京

中部

北陸

中国

原電電発

女川
２号機

KK
7号機

浜岡3,4号機

志賀２号機

島根
２号機

東海
第二大間

FCVSによる格納容器ベント〇〇〇〇〇〇〇

PARの設置（オペフロ）

〇〇

※１〇〇〇

〇

PARの追設（下層階）

▲

▲

▲

▲

▲

▲

分類
原子炉建屋への漏えい防止・抑制
原子炉建屋内の水素処理

10

実施項目

〇

BOP

トップベント（遠隔化済）〇〇〇〇〇（遠隔化検討中）（遠隔化検討中）（遠隔化検討中）（遠隔化検討中）〇（遠隔化検討中）〇

水素濃度計の設置（オペフロ）

〇〇〇〇

〇〇

〇

水素濃度計の設置（下層階主要箇所）〇〇〇〇〇〇〇

水素濃度計の追設（下層階）

▲

▲

▲

▲

▲

▲

▲

扉改造（スリット等の追加）〇〇〇▲（遠隔化済）※１ 浜岡3,4号機はSA対策（53条対応）としてSGTSを選択

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参考２．常用換気空調系の設計

11

常用換気空調系（HVAC）のインターロック（東海第二の例）
原子炉建屋換気空調系（HVAC）は停止に関する以下のインターロックを有している。
FP放出抑制 原子炉格納容器圧力高信号
 原子炉水位低信号
 原子炉建屋内放射能高信号設備保護
 排気ファン起動後に給気ファンが起動しない場合
 給気側の流量低や過負荷を検知した場合
 水素排出対策としてHVACを使用する場合、①常用電源が使用可能であること、②動作したインターロックの確認、その解除を行う必要がある。また、排気ファンのみを動作させる場合には、原子炉建屋内の過負圧を防止するためのインターロックについても除外する必要がある。
 なお、東海第二では、原子炉建屋ガス処理系の吸込口は原子炉建屋の6階に加え、3階、2階及び地下1階にあり、原子炉建屋内の空気を循環させながら、フィルターを介して一部を高所から排出する設計となっており、原子炉建屋ガス処理系を水素排出設備に係るSA設備と位置付けている。

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